感测技术实验1-6剖析

1、感测技术实验报告班级姓名（学号）、实验名称一、实验目的二、实验原理及实验内容三、实验器材（型号、规格、件数）四、实验数据及记录五、数据处理及实验结果分析六、结论实验一箔式应变片性能测试差动半桥一、实验目的1. 观察理解箔式应变片的结构及粘贴方式；2. 熟悉电路的工作原理；3. 测试应变梁变形的应变输出。二、实验原理本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测 试体表面，当测件（本实验中的悬臂梁）受力发生形变，应变片的敏感栅随同变 形，其电阻值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。电桥电路是最常用的非电

2、量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为 R1/R1、 R2/R2、 R3/R3、 R4/R4。根据直流电桥输出电 压，单臂时U。二旦兰，差动半桥时U。二旦仝，差动全桥时U。=E兰，由此4 R2 RR可见，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件直流稳压电源（土 4V档）、电桥、差动放大器、F/V表、测微头、双平行悬 臂梁、金属箔式应变片、主、副电源、导线若干。四、实验电路。|。开副电源4V_+V 直流稳压电源A-4电桥平衡网络放大器五、验步骤及内容1. 差动放大器调零开启仪器电源，差动放

3、大器 增益置最大（顺时针方向旋到底），“+、- ”输入 端用实验线对地短接，将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口 Vi相连。用 “调零”电位器调整差动放大器输出电压为零（可先把F/V表的档位开关置于 20V档，调到零后再调到2V档，再调零，这样灵敏度比较高些），然后拔掉实验线。调零后“调零”电位器位置不要变化。2. 按实验电路图将实验各部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2为电桥 中的固定电阻，W1为 直流电桥调平衡电位器，Rx、R3为应变片，取二片受力 方向不同应变片，形成半桥。 直流激励电源为土 4V。3. 确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥的直流调节电位器 W1

4、使测试系统输出接近零。（使电桥接近平衡）4. 将测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上， 并调节使应变梁处于基本水平状态。 最好将测微头调于中段（游标0对在10mn处）整数位置。5. 再调整电桥的直流调节电位器 W1使测试系统输出为零。（使电桥平衡）6. 旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下方向的运动，以水平状态下输出 电压为零，向上和向下各移动7.5mm测微头每移动1.5mm记录一个输出电压值， 并填在下表中。（注：测微头每旋一圈是 0.5mm逆时针向上运动，顺时针向下 运动。）位移X（ mm01.53.04.56.07.5向上位移时输出V（V）0 1向下位移时输出V（V）0V-X曲线；线性范围

5、；电桥灵敏度 S= V/ X注意事项1. 实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线， 以避免引入干扰。2. 接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也 要轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3. 稳压电源不要对地短路，也不能加大电源。4. 向上移动测微头7.5mm后再回到原点时，若系统输出不为零，需重新调零 后 再向下移动。班级姓名(学号)、实验二电涡流式传感器的静态标定、实验目的:1、理解电涡流式传感器的工作原理及工作性能;2、掌握电涡流式传感器的静态标定方法。、实验原理:电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成(

6、如下图所示)，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流， 电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率，导磁率、厚度、温度以及 与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源确定，并保持环境 温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号 V输出，则输出电压是距离X的单值函数。检HE电曙涡漩式痘移传感器的基本绪构廉工作原理厨、实验所需单元及部件:涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、电涡流传感器、示波器、振动平台、金属涡流片、主、副电源。四、实验步骤：(1) 装好传感器(传感器对准铁测片安装)和测微头。(2) 观察传感器的结构，它是一

7、个扁平线圈。(3) 用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至 F/V表，电压表 置于20V档，见图1,开启主、副电源。(4) 调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下电压表 的数值，填入下表。建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。1漓流变换器F/V表11=_-涡流传感器图1X(mm)V(v)(5) 用示波器观察涡流变换器输入端的波形。如发现没有振荡波形出现，再 将传感器远离被测体。波形为波形，示波器的时基为 us/cm,故振荡频率约为。观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化， 信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。五、V

8、-X曲线；线性范围；系统灵敏度 S=A V/ X。注意事项：1、模块输入端接入示波器时由于一些示波器的输入阻抗不高(包括探头阻 抗)以至影响线圈的阻抗，使输出 V变小，并造成初始位置附近的一段死区, 示波器探头不接输入端即可解决这个问题。2. 、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体 中间，以减少涡流损失。实验三差动变面积式电容传感器的静态特性一、实验目的理解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。二、实验原理电容式传感器有多种形式，本仪器中是差动变面积式的电容传感器。该传感 器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变

9、化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。上层 定片与动片形成的电容定为 C1,下层定片与动片形成的电容定为 C2，如将C1和 C2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台 的位移有关。三、所需单元及部件电容传感器、电容放大器、差动放大器、低通滤波器、F/V表、测微头。四、有关旋钮的初始位置差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档，五、实验步骤按图2接线。电容变换器増益图2(2) F/V表打到20V,调节测微头，使输出为零。(3) 转动测微头，每次0.25mm,记下此时测微头的读数及电压表的读数,直至电容动片与上(或下)静片覆盖面积最大为止。X(mm)V(mv

10、)(4)退回测微头至初始位置，并开始以相反方向旋动，同上法，记下X(mm)及V(mv) 值。X(mm)V(mv)六、r?AY*F用获ViJL90-V-X曲线；线性范围；灵敏度p / O常芸O O调烹增苕差动变面积式电容传感器的静态特性（实物连接图）实验四硅光电池一、实验目的：了解硅光电池的原理、结构和性能。二、实验原理：在光照作用下，由于元件内部产生的势垒作用，在结合部使光激 发的电子-空穴分离，电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象, 称为光伏效应。硅光电池就是利用这一效应制成的光电探测器件。三、所需单元及元件：硅光电池、直流稳压电源、F/V表。四、实验步骤：(1) .按图19接线；硅

11、光电池片F/V图19(2) .将F/V表置于2V档位，直流稳压电源置于土 4V档位；(3) .将直流稳压电源的+4V接入仪器上方光敏类传感器盒的+4V端口；(4) .将光强调节旋钮逆时针旋转调至最小，记录下此时F/V表的读数，此读数是 外界自然光对硅光电池的影响；(5) .慢慢调节光强旋钮，发光二极管的亮度逐渐增加，注意观察F/V表的数字变 化；(6) .将光强电位器每隔20旋转一次，并将F/V表的数据填入下表，最后根据所 测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出实物连接图F/V表黑色接地孔实验五光敏电阻一、实验目的：了解光敏电阻的工作原理、结构和性能。二、实验原理：入射光子

12、使物质的导电率发生变化的现象，称为光电导效应。硫 化镉(Cds)光敏电阻就是利用光电导效应的光电探测器的典型元件。根据制 造方法的不同，其光敏面大致可以分为单结晶型、烧结型、真空镀膜型，本实验所用光敏电阻的结构如图20A所示，它是将硫化镉(Cds)粉末烧结于陶 瓷基片上，并在基片上作蛇型电极。通过这样的方法， 可增加电极和光敏电 阻结合部分的长度，从而可以得到大电流。三、所需单元及元件：光敏电阻、直流稳压电源、电桥平衡网络中的 W电位器、 F/V 表。四、实验步骤：(1) .按图20B接线；*光敏电阻图20A图20B(2) .将直流稳压电源调至土 4V档位，然后将直流稳压电源的 V+端口接入仪

13、器上 方的光敏类传感器盒的+4V端口；(3) .将光强调节旋钮逆时针旋转到底，调至最小，F/V表置于2V档位，调节电位器W1使得F/V表示数最小；(4) .慢慢调节光强旋钮，使发光二极管的亮度逐渐增加，并注意观察F/V表的示 数变化；(5) .将光强电位器每隔20旋转一次，并将F/V表的数据填入下表，最后根据所 测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出注意事项：(1) .因外界光对光敏元件会产生影响，因此，学生做实验时应尽量避免外界光的 干扰；(2) .如果所测的实验数据不稳定，应检查周围是否有人走动或者物体移动。光敏电阻F/V表Vi孔实物连接图 直流稳压电源(+4V)+4V

14、光强O-*CT O=CR3O |Oo b电桥差动放大器O O调零 增益W二.开副电源实验六光纤位移传感器静态实验一、实验目的理解光纤位移传感器的原理结构、性能。二、实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图 3A所示，光纤采用丫型结构，两束 多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光 纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反 射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离， 通过对光强的检测而得到的位移量如 图3A所示接收光纤光源光纤nu:.辰射体mm图 3A三、所需单元及部件主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。四、实验步骤(1) 观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成丫形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布的光纤探头。(2) 了解振动台在实验仪上的位置(实验仪台面上右边的圆盘，在振动台 上贴有反射纸作为光的反射面。)如图3B接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经 差动放大器放大。F