检测技术实验

1、湖南工学院教案用 P. 14 实验一：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 泊式电阻应变片传感器是利用将应变力转换为电阻变化的传感器，通过转化电路将其转换的电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小，它是目前测量力，力矩，压力，加速度。重量等参数最广泛的传感器。一、实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的特点及关系。二、实验所需设备：1、 直流稳压电源开关打到4V2、 差动放大器旋钮到增益最大3、 平衡电桥4、 F/V表开关拨到20V5、 测微头6、 双单引梁7、 应变片三、实验电原理图四、实验步骤：1、 按实验一的方法将差动放大器调零后，关闭电源。按图2接线，图中R4=Rx为工作

2、片，r和w为电桥平衡网络。2、 调整测微头，使双行梁处于水平位置（目测），直流稳压电源打到±4档，差动选择适当的放大增益。一般增益电位器旋在中间位置，然后，调整电桥平衡电位器W，使表头显示零。3、 旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm，读F/V表电压值，填下表并关闭电源： 位移(mm)电压(mV)4、 保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F/V表显示为零，重复（3）过程同样测得读数，填入下表：位移(mm)电压(mV)5、 保持放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成

3、另两片受力应变片（即R1换成，R2换成，）组桥时中要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变征的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表显示零。重复（3）过程将读出数据填入下表：位移(mm)电压(mV)6、 同一个坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。注意事项：1、 在更换应变片时应将电源关闭。2、 在实验过程中如有发现电压、过载，应将电压量程扩大。3、 在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。4、 直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。5、 接全桥时请注意区别各

4、片子的工作状态方向。实验二、电涡流传感器实验一、电涡流传感器在电子技术中的应用：根据法抗第电磁感应原理制成的电涡流传感器，一般情况下可分为高频反射式和低频透射式，它的最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力，材料损伤等进行非接触式、连续测量。二、实验目的：了解电涡流式传感器的原理，工作性能，测量振幅的原理和方法。本实验用高频反射式。三、本实验所需要的电路及部件：1、电涡流变换器 5、电涡流传感器2、F/V表 6、示波器3、测微头 7、振动平台4、铁测片四、实验步骤：（一）静态标定 1、观察传感器的结构，它是一个扁平线圈，直径为10毫米。2、装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。注

5、意：被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测中间，以减少涡流损失。3、关闭电源后，按图16电路图，用导线将电涡流传感器接入电涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置20档。4、 调节电涡流传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下示波器及电压表的数值，填入下表。要求每隔0.1m/m读数，到线性严重变换为止，根据实验数据，在坐标纸上画出V-X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度，可见电涡流传感器最大的特点是 ，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。这里采用的变换电路是一种 。X(mm)Vp-p(v)V(v)（二）振幅测量将差动放大器增益置最小（逆时针到底

6、），直流稳压电源置±4V档。1、 转动测微头，将振动平台中间的磁铁与测微头分离，使梁振动时不至于再被吸住（这时振动台处于自由静止状态），调节电涡流传感器头的位置（目测），使之处在线性范围的中点附近。2、 根据图19的电路结构接线，将涡流传感器探头、涡流变换器、电桥平衡网络、差动放大器、F/V表、直流稳压电源连接起来，组成一个测量线路（这时直流稳压电源应置±4V档），F/V表置20V档，开启电源。 3、 调节电桥平衡网络，使电压表读数为零。4、 将低频信号源输出接振动台的振荡线圈处，开启电源，适当调节低频信号源的输出频率和幅度，使振动台振动起来，适当调节传感器头离振动平台的距

7、离，使示波器显示的波形为完整的正弦波，并记录此波形的峰峰值和频率于下表中。5、 改变低频信号源的输出频率和幅度，重复第4步，将测得的数据填入下表中测量次数1234F(Hz)V(p-p)思考：（1）根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致为多少？ （2）如果已知被测梁振幅为0.2mm，传感器是否要安装在最佳工作点？（3）如果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要？ 实验三、综合实验（一）气敏传感器（MQ3）实验一、气敏传感器在工程中的应用的原理。在工业生产中，在日常生活中，人们广泛使用气敏元件来进行各种气体的检测，以确保生产和生命的安全，在本实验中运用MQ3酒精传感器为例，它可检

8、测酒精的浓度。其原理是当传感器表面吸附有被测酒精气体时，其接触界面的导体电子会比例的发生变化，从而使气敏元件的电阻随气体的浓度变化，这种反应是可逆的，因此可重复使用。为使反应速度加快，通常需对气敏元件进行加热，如图30-1为其特征图。 阻值（K） 100 10 浓度（PPM） 图30-1二、 在实验所需设备及单无电路：1、 直流稳压电源打到±2V，差动放大器增益最大，电桥用其中W1和r。2、F/V表置于20V档。三、实验步骤：1、 开启电源，将差动放大器输入端（+）、（-）与地短接调零。2、 关闭电源，按图30-2接线。3、 开启电源，预热5分钟后，用浸有酒精的棉球靠近传感器，并轻轻

9、吹气使酒精挥发并进入传感器金属丝网内，同时观察电压表的数值的变化，此时电压表读数为V，它反应了传感器AB两端间的电阻随着发生了变化？此种变化是否说明MQ3检测到了酒精气体的存在？如果电压表变化不够明显，可适当调大差动放大的增益。4、 MQ3气敏传感器传输，外形，元件符号。 5、 思考与动手画一个酒精气体报警电路。（二）光电传感器（对射型）测速实验一、本实验在电子技术中的应用 光电传感器也称光偶，分反射型和对射型两种。它们在电子技术中常用耦合型开关用。本实验中只用对射型来作测速用，它在工控和电机转速测量中应用较广泛。二、利用光耦探头和速度/V电路，帮助学生理解和掌握测速的方法和计算。三、实验部件

10、和单元电路：1、 光电传感器探头。它安装在轴流电机的左下角。2、 轴流电机。它有开关控制，并由可调电压纽对其进行速度调节，轴流电机上的圆盘边上有一缺口，光耦对射时，圆盘、缺口对光耦的通断进行控制。3、 速度/V处理电路。4、 示波器。四、实验电原理图：五、实验步骤：1、 按图32连线，将光耦探头的1、2、3分别与速度/V处理电路的1、2、3连接。速度/V处理电路的输出端与示波器相连。2、 开启电源和轴流电机开关，调节电机调压钮，使电机转速为：A、慢速（目测），用示波器观察：T= ms，速度V= 转/分。B、中速（目测），用示波器观察：T= ms，速度V= 转/分。C、高速（目测），用示波器观察

11、：T= ms，速度V= 转/分。3、 注：速度V=1000/T×60= 转/分4、 关闭电源。（三）色差/V传感器一、本实验在实际生产中的应用 色差/V传感器实际上是一个反射式的红外光电耦合器，它利用物体的各种颜色对红外线吸收程度各异的特点将这种差异转换成电信号。生产实践中，往往需要对某种颜色的变化进行监控，检测，满足生产的需要。二、实验目的：了解红外线被各种颜色的吸收程度，及其转换成电压时的变化。三、 实验所需部件：1、色差传感器：装在轴流电机旁，可上、下、左、右调节。2、六色盘：在轴流电机转盘上，可用手转动。3、色差/V信号处理电路。 4、F/V表头：置于20V档。四、实验电原理

12、图：五、 实验步骤： 1、将色差/V传感器的（1）连接色差传感器处理电路的（1）；传感器（2）连接处理电路（2）；（3）号脚与地相连。 2、将色差/V处理电路图的输出端与F/V相连。 3、开户电源，将色差/V探头对准转盘上的黑色块，调节处理电路中的W进行黑色调零，使F/V输出为零。 4、依次转动六色盘，对其余5种颜色进行测量，并将数据填入下表：黑色绿色蓝色红色黄色白色0V六、 红外线被各种颜色的吸收度和红外线在光谱中的位置。七、 注意事项：本实验在实验应用中，一定要使各种被测颜色在同环境条件下进行测量，所以用了调零黑色电位器。八、 关闭电源。实验四 开关式全波相敏检波电路实验一、实验目的1熟悉

13、和掌握相敏检波器的工作原理。2验证相敏检波器的检幅特性和鉴相特性。二、实验设备及参考电路图1实验台中部件：相敏检波器、音频振荡器、移相器、直流稳压电源、低通滤波器、电压表（毫伏表）2双踪示波器3实验参考电路图三、实验步骤将音频振荡器的输出信号（00 ）接至相敏检波器的输入端(1)。1参考信号为直流电压 将直流稳压电源+2V接入相敏检波器参考信号输入端(4)，用双踪示波器测试相敏检波器输入端(1)和输出端(3)的波形。 将直流稳压电源-2V接入相敏检波器参考信号输入端(4)，用双踪示波器测试相敏检波器输入端(1)和输出端(3)的波形。2参考信号为交流电压 将音频信号00 接入相敏检波器参考信号输

14、入端(2)，用双踪示波器观察(1) (6)端波形。 将音频信号1800 接入相敏检波器参考信号输入端(2)，用双踪示波器观察(1) (6)端波形。3相敏检波器检幅特性将相敏检波器的输出端(3)接低通滤波器的输入端，将低通滤波器的输出端接数字电压表。 相敏检波器的输入信号（接(1)）和参考信号（接(2)）同相，改变音频信号的输入幅值Vp-p，分别读出电压表显示的数值填入下表。输入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出V0 (V) 相敏检波器的输入信号（接(1)）与参考信号（接(2)）反相时，改变音频信号的输入幅值Vp-p，分别读出电压表显示的数值填入下表。输入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出V0 (V)4相敏检波器的鉴相特性将音频信号接移相器的输入端，移相器电路输出接相敏检波器参考输入端(2)，旋转移相器的电位器旋钮，改变参考电压的相位，音频振荡器输出幅值不变，用示波器观察(1) (6)波形，并读出对应的电压表值。四、实验报告要求1画出该相敏检波器的