传感器实验报告书1

实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥一、实验目的（1）了解金属箔式应变片性能。（2）掌握单臂电桥的工作原理和工作情况。二、实验原理应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在测件表面上。当测件受力时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。通过测量电路，将电阻值的变化转换为电压或电流信号输出。电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。当电桥平衡时，即·=·，电桥输出为零。在桥臂、、、中，电阻的相对变化分别为、、、，桥臂的输出电压与电阻的应变成正比。当使用一片应变片时，=；当使用两片应变片时=，如果两片应变片工作于差动状态，且==R，则=；当四片应变片同时组成两个差动状态工作时，且====R，则=。由此可知，单臂、半桥、全桥的灵敏度依次增大。三、实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、V/F表、毫伏表。（图3.1）四、实验步骤（图3.1）1、确定旋钮初始位置：直流稳压电源打到±4V档，V/F表打到20V档，毫伏表打到50mV档。2、观察梁上的应变片。接通电源总开关和分开关。3、将差动放大器调零。方法是首先将差动放大器增益旋钮打到最大（顺时针旋到底），再用导线将正负输入端与地端连接起来，然后将输出端接到电压表(V/F表)的输入插口，调整差动放大器的调零旋钮使用电压表读数为零。调好零后，调零旋钮就不可再动，此时关闭电源总开关。4、按图3.1所示，将实验部件连接（假设电桥中为金属箔式应变片，其它3个为实验仪器上的固定电阻，注意电桥的连接方法）。5、确认接线无误后开启电源。6、在测微头离开悬梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器WD，使系统输出为零。差动放大器的增益以用手将梁压到最低处和提到最高处时毫伏表指针左右均能打到满刻度（±50mV）为宜（也可用电压表来观察，此时电压表打到2V档）。7、装上测微头，调整到系统输出为零（电压表置2V档），此时测微头读数为梁处于水平位置（自由状态）。然后向上旋动测微头6mm，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，每往下1mm记一个数值，一直到水平下6mm为止（即取13个测试点的记录）。根据表中所得数据计算灵敏度S（=ΔV/ΔX），并做出V-X关系曲线。位移X(mm)6543210-1-2-3-4-5-6电压V(mV)五、注意事项（1）实验仪中电桥上虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记。（2）差动放大器调零后电位器不能再动，系统调零只能用电桥平衡电位器WD调整。（3）应变片可用箔式片中除补偿片外的任何一片。（4）做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减少其对直流电桥的影响。六、考虑问题本实验对直流稳压电源和差放电路有何要求?实验二电涡流式传感器的静态标定一、实验目的掌握电涡流式传感器的工作原理及性能。二、实验原理电涡流式传感器由一平面线圈组成，金属片安装在与其平行的振动台上。当线圈中通以交变电流后，金属片上产生电涡流，涡流大小不同，影响阻抗Z的程度不同，而涡流大小与金属板的电阻率、导磁率、厚度、温度以及线圈与金属板表面的距离Y有关。当平面线圈、被测体、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离Y有关。阻抗变化经涡流变换器变换成电压U输出，则输出电压U是位移Y的单值函数，其关系曲线由图3.18表示。（图3.18）（图3.19）涡流变换器、V/F表、测微头、金属测片、涡流传感器、示波器。四、实验步骤1、观察传感器的结构，它是一个平绕线圈。2、装好电涡流传感器和测微头，传感器应对准金属测片中心。3、用示波器观察电涡流传感器的振荡波形，此波为正弦波，其频率为（）HZ。4、用导线将传感器接入涡流变换器的输入端，将变换器的输出端接电压表，电压表初始位置置于20V档，如图3.19所示。5、用测微头移动振动台，使传感器与金属片接触，此时涡流变换器电压输出为零。由此开始每隔0.1mm位移用电压表读出变换器输出电压值，将数据填人下表，直到线性严重破坏为止。X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.8…V(V)6、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S=△V/△X。五、注意事项被测体与涡流传感器测试头平面必须平行，并将测试头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。六、考虑问题（1）涡流传感器最大特点是什么？涡流变换器是什么电路？（2）传感器与被测体之间有个最佳初始工作点，位置在哪里？实验三霍尔式传感器的直流激励特性一、实验目的了解霍尔式传感器的原理与特性。二、实验原理霍尔式传感器是由两个半圆形永久磁钢组成梯度磁场，位于梯度磁场中的霍尔式元件——霍尔片通过底座连接在振动台上。当霍尔片通以恒定的电流时，霍尔元件就有电压输出。改变振动台位置，霍尔片就在梯度磁场中上下移动，输出的霍尔电势V值取决于其在磁场中的位移量Y，所以由霍尔电势的大小便可获得振动台的静位移。（图3.（图3.23）直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表。四、实验步骤1、差放调零。2、装上测微头，使其与振动台吸合，调节霍尔片在梯度磁场的中间位置（目测；或用电压表测试，此时霍尔片输出电压应为0）。3、按图3.23接线，差放增益适中，必要时可调整使电压表重新指示为零。4、上下移动测微头±3mm，每变化0.5mm读取相应的电压值，将读数填入下表：X（mm）3.02.52.01.51.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.0-2.5-3.0V（mV）5、根据上表做出X-V曲线，求出灵敏度S（=ΔV/ΔX）。五、注意事项（1）直流激励电压±2V不能任意加大，以免损坏霍尔片。（2）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近报靴，以提高灵敏度。六、思考问题此系统能成为称重系统吗？实验五电涡流传感器的应用——转速测量一、实验目的了解电涡流在转速测量中的应用。二、实验原理电涡流传感器中的金属涡流片与平面线圈的相对位置发生周期性变化时，涡流量及阻抗均发生周期性变化，经涡流变换器输出的电压值也发生周期性变化。这样，可通过测量频率而推出转速。三、实验所需部件直流电机、金属转盘、电涡流传感器。四