传感器检测技术实验指导书(测控)

1、实验一 应变片实验：单臂、半桥、全桥比较实验目的：了解金属箔式应变片，电桥的工作原理和工作情况，验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。所需单元和部件：直流稳压电源、主、副电源、双平行梁、应变片、螺旋测微头、电桥、电桥平衡网络、差动放大器、FV表。有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到4V档，FV表打到20V档，差动放大器增益打到最大(最右边)。主副电源开关顺序：开电源时，先主电源再副电源；关电源时，先副电源再主电源。注意：接线操作时，电源处于关闭状态。实验步骤：1、差动放大器调零（4根线）用连线将差动放大器的正（）、负（）、地短接；将差动放大器的输出端与FV表的输入插口Vi 相连；将差动放大

2、器的地和F/V表的地相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使FV表显示为零，关闭主、副电源。2、按照下图接成单臂电桥测试电路（11根线）图中Rx为应变片，从4个箭头竖直方向的应变片中任意选一个，r及W1为电桥平衡网络。3、电桥调平衡把螺旋测微头放置双平行梁悬臂端中心磁柱正上方，两者距离大约5mm,注意不能吸合，双平行梁处于水平位置。选择适当的差动放大器增益（建议最大），FV表档位选择20V，调旋钮W1使FV表读数为零，再把FV表档位选择2V，调旋钮W1，使FV表读数为零。旋动旋钮W1时不要碰接线以避免线路接触不良。4、测量读数向下旋转螺旋测微头（顺时

3、针），使其下端慢慢接触双平行梁悬臂端中心磁柱，随着测微头下端的不断下降，双平行梁悬臂端会被吸住，使梁发生向上弯曲变形，导致F/V表读数不为零（读数的正负取决于接入电路中的应变片的箭头方向，即应变片在梁上贴的位置），继续向下旋转螺旋测微头使F/V读数恢复为零，记住螺旋测微头的刻度位置，旋转测微头，每旋转一周使梁自由端向下移动0.5mm，读一个F/V表读数（旋转时最好不要旋过再向回旋，读数时读绝对值，并注意单位），共读5个数据填入下表。然后向上（逆时针）旋转螺旋测微头，使其脱离双平行梁自由端，关闭主、副电源。位移（mm）0.511.522.5电压（mv）5、半桥电路测量（11根线）保持放大器增益不

4、变，将R3固定电阻换为与Rx工作状态相反(箭头方向相反)的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥测量电路。接线时，可直接将R3两端插孔中的线直接换至另一应变片。重复步骤3和4，将测量数据填入下表中。 位移（mm）0.511.522.5电压（mv）6、全桥电路测量（13根线）保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片应变片接成一个直流全桥电路，组桥时注意对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反，否则相互抵消没有输出（具体接线时保证+4V或-4V连接的两个应变片的工作状态即箭头方向相反即可）。与前面两种测量电路相比多两根线：一是把替换R1和R2的两应变片串联起来，

5、二是把r接入电路当中。重复步骤3和4，将测量数据填入下表中。 位移（mm）0.511.522.5电压（mv）7、数据分析在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种测量电路的灵敏度。注意事项：1) 差动放大器调零后，在接线和测试过程中不能再旋动调零旋钮。2) 在接测试电路时应将电源关闭，确保接线无误后再开电源。3) 开电源前先把F/V表打到20V，读数时把F/V表打到2V。4) 在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。5) 实验过程中避免使梁发生过大变形，否则会使应变片失效。6) 在用三种电桥测试电路进行测量时应选用相同的差动放大器增益。7) 接全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向。

6、8) 测量后，及时将螺旋测微头旋开使双平行梁处于平衡状态。9) 拆除接线时避免用力过大，注意保护实验仪器。9实验二 磁电式传感器的性能实验目的：了解磁电式传器的原理及性能所需单元及部件：差动放大器、激振器（低频振荡器与激振线圈）、低通滤波器、示波器（双线数字示波器）、磁电传感器、振动平台、主、副电源。有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间偏右位置，低频振荡器的幅度旋钮置于适中位置。实验步骤：1、 差动放大器调零。（如果前面实验已经调零并且调零旋钮未动，此步可以省略，如果此前没调零，请参照实验一的步骤1进行差放调零。）2、 接好激振线路（2根线）：把低频振荡器和左边一个激振线圈连接起来，

7、低频振荡器的地接线圈下端，低频振荡器电压输出接线圈上端。3、 观察磁电式传感器的结构，根据下图的电路结构，将磁电式传感器，差动放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路，开启主、副电源。4、 打开示波器，调出波形（正弦波）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节频率，调节时用调节旋钮估读频率，用示波器读出电压峰峰值填入下表：F(HZ)102025Vpp5、画出测量曲线，并对其进行分析。注意事项：1) 测量读数时低频振荡器的幅度旋钮应固定至某一位置。2) 正确使用示波器。思考：试回答磁电式传感器的特点？实验三 电涡流传感器应用电子秤实验目的：了解电涡流传器在静态测量中

8、的应用。所需单元及部件：涡流传感器、涡流变换器、20g标准砝码（5个）、振动平台、铁测片、电桥平衡网络W1、主、副电源、差动放大器、FV表。有关旋钮初始位置：电压表置档，差动放大器增益旋至最大。实验步骤：（） 差动放大器调零（如果前面实验已经调零并且调零旋钮未动，此步骤可以省略，如果此前没有调零，请参照实验一的步骤1进行差放调零。）（） 按下图中的电路接线。注意：涡流变换器左进右出。（） 调整涡流传感器的位置，使其处于线性范围的终点距离附近处（与被测体之间的距离为线性终端处附近，与铁测片距离1-3mm）。（） 开启主、副电源，调整电桥单元上的电位器，使电压表为零。（如调不到零，请按下面步骤操作

9、：1、检查线路确保接线正确；2、把差动放大器增益调小，接近最小；3、适当调整涡流传感器和铁测片距离。）（） 选择适当的较小的差动放大器增益（以放一个砝码后电压变化0.2V左右为宜），在振动平台上放上砝码（依次放1-5个，叠放在中间，注意轻拿轻放），读出F/V表电压值，填入下表：(g)20406080100V(v)（） 在平台上放一重物（质量0-100g间），记下电压表读数,根据实验数据作出曲线，计算灵敏度及重物的重量。说明：差动放大器的增益适当，视指示而定（调W1调零后，以放一个砝码后电压变化0.2V左右为宜）。注意事项：1) 向平台上放置砝码时应轻放，避免向下压平台。2) 涡流变换器左端输入

10、右端输出。3) 读数时，F/V表档位选20V。实验四 差动变压器性能实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。所需单元及部件：音频振荡器、测微头、示波器、主、副电源、差动变压器、振动平台。有关旋钮初始位置：音频振荡器KHzKHz之间，双线示波器第一通道灵敏度500mv/div（梅格代表500mv）,第二通道灵敏度10mv/div（梅格代表10mv），触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。实验步骤：（） 根据下图接线，将差动变压器、音频振荡器（必须LV输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。开启主、副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信

11、号峰峰值为2V。（） 转动测微头使测微头与振动平台吸合。再向上转动测微头mm，使振动平台往上位移。（） 往下旋动测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度。（式中为电压变化，为相应振动平台的位移变化），作出关系曲线。（mm）5mm4.8mm4.6mm0.2mm0mm-0.2mm-4.8mm-5mmVo(p-p)思考：（） 根据实验结果，指出线性范围。（） 当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？（） 用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最

12、小电压称作什么？由于什么原因造成？实验五 霍尔式传感器的特性直流激励实验目的： 了解霍尔式传感器的原理与特性。所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、FV表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小,电压表置档，直流稳压电源置档，主、副电源关闭。实验步骤：（） 了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。（） 开启主、副电源。将差动放大器调零(步骤同实验一，如前面已经调好，可以不再调)。（） 差动放大器增益置最小，关闭主电源，根据下图接线，、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。（） 装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。（） 开启主、副电源调整使电压表指示为零。（） 上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入下表：X(mm)10.90.80.70.60.50.40.30.20.10V(V)X(mm)-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1-1.11V(v)作出曲线指出线性范围，求出灵敏度