传感器实验.docVIP

实验一 电子秤实验——金属箔式应变片全桥搭建 一、实训目的： 了解金属箔式应变片。 了解全桥测量电路的性能，掌握其接线方法。 二、实训仪器： 实训台、应变传感器实验模块、托盘、砝码、万用表（自备）。 三、实验原理： 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测力时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生形变时，应变片的灵敏栅随之变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。 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b，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：Uo=KEε, E为电桥电源电压，公式表明，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。 四、注意事项 1. 加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏。 2. 应变传感器实验模块上，电路连接线中的四个电阻实际上并不存在，仅作为一种标记，让学生组桥容易。 五、实验步骤 1．应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图a。 图a 应变传感器安装图 2．差动放大器调零。从实训台接入±15V电源，检查无误后，合上实训台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭实训台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动） 3．按图b所示进行接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两对应变片分别接入电桥的邻边。 图b 全桥电路接线图 4．加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。 5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下数显表值，填入数据记录表，关闭电源。 六、实验数据处理 数据记录表 重量(g) 电压(mV) 记录表1-1的数据，并以此为据，计算灵敏度L=ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf=Δm/yF..S ×100％，式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yF·S为满量程（200g）输出平均值。 七、思考题 1. 引起全桥测量时非线性误差的原因是什么？ 本实验电路对直流稳压电源和放大器有何要求？ 实验二 电涡流传感器的位移特性测试 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。 实验仪器 电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表、测微头。 三、实验原理 通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。 四、实验步骤 1．按下图15-1安装电涡流传感器。 图15-1 2．在测微头端部装上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头。 图15-2 3．传感器连接按图15-2，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“”的两端，实验范本输出端Uo与数显单元输入端Ui相接。数显表量程切换开关选择电压20V档，模块电源用连接导线从主控台接入+15V电源。 4．合上主控台电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果记录在实验数据表中。 五、实验数据处理 实验数据记录表 X（mm） UO(V) 表15-1 根据记录的数据数据，画出U－X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，并计算量程为1mm、3 mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端点法或其它拟合直线）。 六、思考题 1. 电涡流传感器的量程与哪些因素有关？ 2. 用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程选用传感器？ 实验三 速度测量实验——光电传感器测转速 实验目的 1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。 2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。 二、实验仪器 转动源、光电传感器、直流稳压电源、频率/转速表、示波器