现代检测实验

1、实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验一、 实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：R/R=K式中R/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EK/4。（E为供桥电压）。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、&#

2、177;15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 1、根据图（1-1），应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=1K，加热丝阻值约为50左右。2、实验模板差动放大器调零，方法为：接入模板电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零（数显表的

3、切换开关打到2V档），完毕关闭主控箱电源。3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7在模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V（从主控箱引入），检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。 4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：重量（g）电压（mV）5、根据表（1-1）计算系统灵敏度S：

4、S=V/W（V为输出电压平均变化量；W重量变化量），计算非线性误差：f1=m/yF·S×100%，式中m为输出电压值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大电压偏差量：yF·S为满量程时电压输出平均值。五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：A、正（受拉）应变片；B、负（受压）应变片；C、正、负应变片均可以。实验二金属箔式应变片半桥性能实验一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/2，比单臂

5、电桥灵敏度提高一倍。三、需用器件与单元：同实验一。四、实验步骤： 1、保持实验（一）的各旋钮位置不变。2、根据图1-3接线，R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即桥路的邻边必须是传感器中两片受力方向相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片。接入桥路电源±4V，先粗调Rw1，再细调Rw4，使数显表指示为零。注意保持增益不变。3、同实验一（4）步骤，将实验数据记入表1-2，计算灵敏度S=V/W，非线性误差f2。若实验时数值变化很小或不变化，说明R2与R1为受力状态相同的两片应变片，应更换其中一片应变片。表1-2，半桥测量时，输出电压与负载重量的关系重量（g）电

6、压（mV）五、思考题：1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：A对边？B邻边的位置？2、桥路测量时存在非线性误差，是因为：A电桥测量原理上存在非线性误差？B应变片应变效应是非线性的？C零点偏移？实验三金属箔式应变片全桥性能实验一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。二、基本原理：全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4，当其变化值R1=R2=R3=R4时，桥路输出电压U03=KE，比半桥灵敏度又提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。三、需用器件和单元：同实验一。四、实验步骤：1、保持实验（二）的各旋

7、钮位置不变。2、根据图1-4接线，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错调节零位旋钮Rw1，并细调Rw4使电压表指示为零，保持增益不变，逐一加上砝码。将实验结果填入表1-3；进行灵敏度和非线性误差计算。表1-3，全桥测量时,输出电压与负载重量的关系重量（g）电压（mV）五、思考题：1、全桥测量中，当两组对边(R1、R3)电阻值相同时，即R1= R3, R2= R4,而R1R2时，是否可以组成全桥：A可以，B不可以。2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。实验十四电容式传感器的位移实验一、实验目的：了

8、解电容式传感器的结构及其特点。二、基本原理：利用平板电容C=A/d的关系,在、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量（C）发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量，则可以制成多种电容传感器，如：变的湿度电容传感器。变d的电容式压力传感器。变A的电容式位移传感器。本实验采用第种电容传感器，是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。四、实验步骤：1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模

9、板，实验线路见图4-1。3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值（V），填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。表4-1：电容式传感器位移与输出电压的关系X（mm）0V（mV）最小5、根据表4-1数据计算电容传感器的灵敏度S和非线性误差f，分析误差来源。五、思考题：试设计一个利用的变化测谷物湿度的电容传感器？能否叙述一下在

10、设计中应考虑哪些因素？实验十四 电容式传感器的位移实验一、实验目的： 了解电容式传感器的结构及其特点。二、基本原理： 利用平板电容C=A/d的关系,在、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量（C）发生变化，通过相应的测量电路将电容的变化量转换成相应的电压量，则可以制成多种电容传感器，如：变的湿度电容传感器。变d的电容式压力传感器。变A的电容式位移传感器。本实验采用第种电容传感器，是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。三、需用器件与单元： 电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。四、实验步骤： 1、按图3-1将

11、电容传感器装于电容传感器实验模板上。2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值（V），填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。表4-1：电容式传感器位移与输出电压的关系X（mm）0V(mV)最小 5、根据表4-1数据计算电容传感器的灵敏度S和非线性误差f，分析误

12、差来源。五、思考题：试设计一个利用的变化测谷物湿度的电容传感器？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？实验十六 直流激励时霍尔式位移传感器特性实验一、实验目的： 了解霍尔式位移传感器原理与应用。二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电源±4V、15、测微头、数显单元。四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。、为电源±4，、为

13、输出,R1与之间联线可暂时不接。2、开启电源，接入±15V电源，将测微头旋转至0mm处，移动测微头使圆形磁钢顶住霍尔传感器，拧紧测量架顶部的固定螺钉。接入R1与之间的联线，调节RW2使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。3、旋转测微头，每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表5-1， 表5-1：霍尔式位移传感器位移量与输出电压的关系：X（mm）V(mV)4、根据V-X曲线，找出线性段中点位置。作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度S和非线性误差。五、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？实验二十 霍尔转速传感器测速实验一、实验目的

14、： 了解霍尔转速传感器的应用。二、基本原理：根据霍尔效应表达式：UH=KHIB, 当KHI不变时,在转速圆盘上装上只磁性体，并在磁钢上方安装一霍尔元件。圆盘每转一周经过霍尔元件表面的磁场B从无到有就变化N次，霍尔电势也相应变化N次，此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。三、需用器件与单元： 霍尔转速传感器、转动源（2000型）或转速测量控制仪（9000型）。四、实验步骤：1、根据图5-4，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，探头对准转盘内的磁钢。2、将主控箱上的+5V直流电源加于霍尔转速传感器的电源输入端，红（）、绿（），不要接错。3、将霍尔转速传感器输出端（黄线

15、）插入数显单元fin端，转速/频率表置转速档。4、将主控台上的+2V+24V可调直流电源接入转动电机的+2V+24V输入插口（2000型）。调节电机转速电位器使转速变化，观察数显表指示的变化。五、思考题：1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否只用一只磁钢？实验二十四 电涡流传感器位移实验一、实验目的： 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、基本原理： 通以高频电流的线圈会产生高频磁场，当有导体接近该磁场时，会在导体表面产生涡流效应，而涡流效应的强弱与该导体与线圈的距离有关，因此通过检测涡流效应的强弱即可以进行位移测量。三、需用器件与单元： 电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。四、实验步骤： 1、根据图安装电涡流传感器。2、观察传感器结构，这是一个扁平的多层线圈，两端用单芯屏蔽线引出。3、将电涡流传感器输出插头接入实验模板上相应的传感器输入插口，传感器作为由晶体管T1组成振荡器的一个电感元件。4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。5、将实验模板输出端V0与数显单元输入端Vi相接。数显电压表量程置20V档。6、用连接导线从主控箱接入15V直流电源到模板上标有+15V的插孔中。7、移动测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数