2014年测试技术基础实验报告.docVIP

目录 测试技术基础实验简介 2 实验一 直流电桥实验 3 实验二 交流全桥称重实验 10 实验三 交流全桥动态特性测试 16 实验四 典型传感器技术指标标定及测量 20 实验五 光敏电阻特性测试实验 27 实验六 光敏电阻应用——声光双控LED实验 30 实验七 红外热释电传感器实验 32 实验八 硅光电池特性测试实验 34 实验九 振动参数测试实验 39 实验十 转速测量和控制实验 44 实验十一 扩散硅压阻式压力传感器压力测量 48 实验十二 智能调节仪温度控制实验 51 实验十三 集成温度传感器的温度特性实验 54 实验十四 铜热电阻温度特性测试实验 58 实验十五 PN结温度特性测试实验 62 实验十六 E型热电偶测温实验 66 实验十七 K型热电偶冷端温度补偿实验 72 实验十八 信号分析与处理 75 附录一 （数据采集DAQ） 92 附录二 （PID） 94 测试技术基础实验简介 本实验所用的实验平台是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合的，开发成功的新一代传感器系统实验设备——“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置” 。学习和了解的传感器有金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器（酒精敏感，可燃气体敏感）、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器等。同时利用各种传感器相关的实验模块做相关的实验更好的了解各种传感器的性能以及特征。 本实验的独特之处还在于，所有的数据以及实验结果不再用示波器进行显示，而是采用NI公司的数据采集卡，通过强大的Labview软件，将所需数据以及结果在电脑上显示，这样做不仅更加方便，尤其重要的是，可以对所得数据进行分析处理，使得结果分析更简单化、准确化。 通过相关的实验，学生可以获得： 对各种传感器的性能及适用范围加深认识和了解； 了解电桥、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路等多种处理电路的作用及适用情况； 熟悉标定、测量等常见的实验方法，初步了解设计实验的方法； 掌握数据采集以及labview软件编程，学会自己设计简单的程序。 实验一 直流电桥实验 一、实验目的： 金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥测量电路工作原理、性能。 二、实验仪器： 应变传感器实验模块、托盘、砝码、试验台（数显电压表、正负15V直流电源、正负4V电源）。 三、实验原理： 电阻丝在外力作用下发生机械变形，电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，关系式： (1-1) 式中 为电阻丝电阻相对变化； 为应变灵敏系数； 为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。当受到压力时，上面二个应变片被拉伸，下面二个应变片则被压缩。 图1-1 双孔悬臂梁式称重传感器结构图 1-2所示R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 (1-2) 为电桥电源电压； 式(1-2)表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=。 (2) 半桥：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图1-3。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为 (1-3) 式中 为电阻丝电阻相对变化；为应变灵敏系数； 为电阻丝长度相对变化； 为电桥电源电压。 式(1-3)表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 （3）全桥：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图1-4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出 Uo= (1-4) 式中为电桥电源电压。 为电阻丝电阻相对变化； 式(1-4)表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。 (4) 比较：根据式(1-2)、(1-3)、(1-4)电桥的输出可以看出，在受力性质相同的情况下，单臂电桥电路的输出只有全桥电路输出的1/4，而且输出与应变片阻值变化率存在线性误差；半桥电路的输出为全桥电路输出的1/2。半桥电路和全桥电路输出与应变片阻值变