13电子专传感器实验讲义

1、实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、实验目的：亠了解金属箔式应变片的应变效应，单比较全桥的特桥与单臂电桥的不同性二、实验原理.、八'、°时，其、电阻值发生外力作用就关机辱效的关系式为：式中鑽为电駐电喋阻丝刻、腐蚀等工艺金属箔式应变片就是通过光厶匕冃能应，描述电阻应变效应长，相对变化。金体的所下两侧个金性体受到压力发生形弹应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩xj、znS、上变，O/应变片If定媾丝图1-1图1-2'换被测部位受力状幽完成电阻到电压的比例亠示、R5、R6、R7为固定电起构成一个单臂电桥，其输，应图些应作片转换被测部位受力状出电压Uo=ER/R41

2、1空2R(1-1)E为电桥电源电压，R为固定电阻值,式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=-1100%。、不同受力方向的两只应变片接入电2R桥作为、邻边同如方向1的两只应变片接敏度提高，非线性得到改善，当两桥的变出的阻值Uo=EK&12(1-2)E为电桥电源电压，式1-2表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。携主控箱接数显表电源输出Vi地图1-3接主控箱电源输岀3、全桥测量电路中，将受力性质相同楼主控箱接数显表电源输出Llj地ORUoR2ooR1omHoORUoR2ooR1omHo应变传感器实验模块UiRw35C：U01Rn+15VGWD-15VOJQ、Fl-R3/v

3、-4vR2Ri®-3-R4-IiIC1rjxR?z1RW3RIO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=KE£（1-3）E为电桥电源电压，式1-3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。三、实验仪器及装置：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、士15V、士4v电源四、实验内容与步骤别接到1应图变1传-1感应器变模传块感左器上上方的的各R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=35oQ。误后，合从主控台台电源开关5将差动放大查无表显选为2V短接,调

4、节端确定后接数改使电压表显示为0V。Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。零电位器Rw1,直流电源士4V（从主控台接入查接线无出后，合动放广皿心w1,使电压表显示为零4Rw在应变传感器托盘上3将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）寒入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调1调止,復显示2mv,读大上放表益只砝保持显不&依次增加砝码和读计下实验结显表1-1，关闭电源。表11受重量20406080101214161820(g)000000电压2.6.1015192328323741(mV)15.8.1.5.9.3.6.4>_|2a零调节誌应变传感

5、”电压表显示10mV左右，读取数显表数值保持Rw3不变-的数显表值，直到丄验结果，填入下表，关闭电源>_|2a零调节誌应变传感”电压表显示10mV左右，读取数显表数值保持Rw3不变-的数显表值，直到丄验结果，填入下表，关闭电源边，接入电桥调零电位器Rw1,直流电源士大（的从主控台接入,）检查接桥输误!到差合放主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为>_|2a零。上放置一只砝码，显依次增加砝码和和读取相，到200g砝码加完，计下实。重量（g）2040608010121416182001018；2635430201090886(mV.3.7.8.4、仏.9.5口F.6.1.7表1-2

6、应变麦入电桥的邻/Rw1，直流电、电桥输出接到差RW1,使电一只砝码，右，读取数显表数受压J桥两只应变片源士现（从桥调零接位工动放大器的输入端Ui,检查接线无误后压表大示台电源开关，调节1-8在应变传感器托RW3,改变差动放大器的增益，使数调一显电压表显示0.020V值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取r相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-3，关闭电源。表1-3|性误差变化量,m/yF.肓式中，多次测量时为的灵敏度2和St3计算算单臂（半U一，W重量变化量）和非屍差；开为平满值程与毀单性度，半出相应的测量电路的灵阻应变片应rr'。的边（2）理上存在非合直线

7、的出值合直线的最.敏度、1,单臂电桥时，亠、作为桥臂压）应变片3）正、负应变片均可以应变片接邻边。误差，(200g)a?思考题选用：单臂正桥（受拉作变臂压）应变片（3）正、负应变片2,半桥测量时两片放同受力状态,、是路为差动1电桥桥测量存调零值不因应变片应变效应是非线性的（3）为对边、全桥测相同时当两组对边，而R1工R2时，是否可以组成全桥：以（2）不可以。时在棒某工4A.K-阻。调零值不是真正为零。R1，R3R1=R3,R2=R4,（1）可S亠竹.亠,宀严亠测这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电时在棒某上程上何实验二直流全桥的应用电子秤实验一、实验目的：了解应变直流全桥的应用及二路实验定

8、理电子秤实验原理为全桥测量原理,爭1过对电路调节使电路输出的二压值三、实验器成件及装置：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码四、实验内容与步骤：1调源实验囁电桥步接證显表显示0.00V上将周节1电位器码全RW置于传感器的托程调节）使数显表显示为0.200V（2V档测量）或一0.200V。3 R拿去（扌零上调节0.0000V。4就可以称5、把砝码依次放在托盘上，填入下表1O数2、厶台原或一0.200V。W4复/子秤实验原理为全桥测量V）改为重量纲RW1，使压为一台原始为重秤为重量厂示为年到精g,。2实验三电涡流传感器的位移特性实验、实验目的：了解电涡流传感器测量位翔对电原流和感器性能的不靈被

9、测体'磁场实验有理：体器近频电流的线圈涡生磁导率有关，因此不同的材场就会有不同。实验器件电涡流四、1、磁导能。、卄一模板、电涡流传感器涡流传铝数显验实验内容与步骤：根据图31安装电涡流传感器。测微头模板测量架电涡流传感器图3-1电涡流传感器安装图+15v接主控絹电源输岀2、图观察传感器流I感这是移釋绕线圈接主控箱数显表4、汤器的一个端部测上铁质金属圆片单作输入量程切换开数显择电压端V将相验模数显20V档。源接到模结导标主控使测源头与传感下準表读数,然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表、31、，表31电涡流传感器位移X与输出电压数据20V档连结导线从主控台接入一

10、,15V直流电标有+15V的插孔中。端部接触8、丨1X(mm)V(v)Tz-rl|33o移鑑测试片别记入圆片铜圆片时的位32和表32被测体为铝圆片时的位移为输出电压数据哪些因素有设计传位移测量时的最佳工作点，试计算量程为以用、法及它拟合附度和线性度（可5mm如器?要1实验四磁电式转速传感器测速实验一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。二、实验原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：-N阳发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。三、实验器件及装置：磁电式传感器、数显单元测转速档、直流源2-

11、24V。四、实验内容与步骤：1、磁电式转速传感器按图4-1安装传感器端面离转动盘面2mm左右。将磁电式传感器输出端插入数显单元Fin孑L。（磁电式传感器两输出插头插入台面板上二个插孔）霍尔光电v支持架吕'、霍尔光电v支持架吕'、电机转盘平台T作平台廷踰”玄机图4-1磁电式传感器测速安装示意图2、将显示开关选择转速测量档。3、将转速电源2-24V用引线引入到台面板上24V插孔，合上主控箱电开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压观察转速变化情况。五、实验报告：根据电源与转速的数据做出曲线。思考题为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？实验五直流激励时霍尔式

12、传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势Uh=KB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。三、实验器件及装置：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源、测微头、数显单元。四、实验内容与步骤：1、将霍尔传感器按图51安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图52进行。1、3为电源士4V,2、4为输出。2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW1使数显表指示为模扳模扳模扳测量架测微头霍尔传感器安装示意图图51<|-rl流澈励o44、图5-2霍尔传感器位移一一直流激励实验接线图3、微头向轴向方向推进，每转动0.2mm

13、记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表51。表51思考题本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？实验六速度测量实验一、实验目的：了解霍尔传感器和光电传感器测量转速的应用。二、基本原理：利用霍尔效应表达式：UH=KhIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。N子光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的（光电断续器），传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，

14、转动时将获得与转速有关的脉冲数，将脉冲计数处理即可得到转速值。一三、需用器件与单元：、主机箱、霍尔转速传感器、光电转速传感器、转动源。四、实验步骤：1、根据图4-1将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢，并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2mm3mmo（楼宇机箱（+前的丄（楼宇机箱（+前的丄霍尔转速传感器I丄_升降支架匚电机工作平台霍尔转速咗感弱测量安裝示意图图4-1霍尔转速传感器实验安装、接线示意图2首先在接线以前，合上主机箱电源开关，将主机箱中的转速调节电源2v24v旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（显示选择打到20v挡）监测大约为1.25V;然后关闭主机箱电源，将霍尔转速传感器、转动电源按图4-17所示分别接到主机箱的相应电源和频率/转速表（转速挡）的Fin上。3合上主机箱电源开关，在小于12V范围内（电压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变电机电枢电压）,观察电机转动及转速表的显示情况。4. 从