自动化与电气实验报告模板

1、 THQC-2型传感器系统综合实验仪PAGE PAGE 62天煌科技 天煌教仪目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc268611217 目录 PAGEREF _Toc268611217 h 1 HYPERLINK l _Toc268611218 实验一 金属箔式应变片单臂电桥性能实验 PAGEREF _Toc268611218 h 2 HYPERLINK l _Toc268611219 实验二 金金属箔式应变变片半桥性能能实验 PAGEREF _Toc268611219 h 4 HYPERLINK l _Toc268611220 实验三 金金属箔式应变变片全桥性能

2、能实验 PAGEREF _Toc268611220 h 6 HYPERLINK l _Toc268611221 实验四 移移相实验 PAGEREF _Toc268611221 h 8 HYPERLINK l _Toc268611222 实验五 相相敏检波实验验 PAGEREF _Toc268611222 h 9 HYPERLINK l _Toc268611223 实验六 交交流全桥性能能测试实验 PAGEREF _Toc268611223 h 11 HYPERLINK l _Toc268611224 实验七 扩扩散硅压阻式式压力传感器器压力实验 PAGEREF _Toc268611224 h

3、13 HYPERLINK l _Toc268611225 实验八 差差动电感性能能实验 PAGEREF _Toc268611225 h 15 HYPERLINK l _Toc268611226 实验九 电电容式传感器器位移特性实实验 PAGEREF _Toc268611226 h 17 HYPERLINK l _Toc268611227 实验十 电电容传感器动动态特性实验验 PAGEREF _Toc268611227 h 19 HYPERLINK l _Toc268611228 实验十一 霍霍尔传感器位位移特性实验验 PAGEREF _Toc268611228 h 20 HYPERLINK l

4、 _Toc268611229 实验十二 磁磁电式传感器器振动实验 PAGEREF _Toc268611229 h 21 HYPERLINK l _Toc268611230 实验十三 压压电式传感器器振动实验 PAGEREF _Toc268611230 h 22 HYPERLINK l _Toc268611231 实验十四 电电涡流传感器器位移特性实实验 PAGEREF _Toc268611231 h 24 HYPERLINK l _Toc268611232 实验十五 电电涡流传感器器振动实验 PAGEREF _Toc268611232 h 26 HYPERLINK l _Toc26861123

5、3 实验十六 光光纤传感器位位移特性实验验 PAGEREF _Toc268611233 h 27 HYPERLINK l _Toc268611234 实验十七 光光电转速传感感器转速测量量实验 PAGEREF _Toc268611234 h 29 HYPERLINK l _Toc268611235 实验十八 铂铂热电阻温度度特性实验 PAGEREF _Toc268611235 h 30 HYPERLINK l _Toc268611236 实验十九 KK型热电偶温温度特性实验验 PAGEREF _Toc268611236 h 31 HYPERLINK l _Toc268611237 实验二十 正

6、温度系数数热敏电阻（PTC）温度特性实验 PAGEREF _Toc268611237 h 33 HYPERLINK l _Toc268611238 实验二十一负负温度系数热热敏电阻（NNTC）温度度特性实验 PAGEREF _Toc268611238 h 34 HYPERLINK l _Toc268611239 实验二十二PPN结温度特特性实验 PAGEREF _Toc268611239 h 35 HYPERLINK l _Toc268611240 实验二十三气气敏（酒精）传传感器实验 PAGEREF _Toc268611240 h 36 HYPERLINK l _Toc268611241 实

7、验二十四湿湿敏传感器实实验 PAGEREF _Toc268611241 h 37实验一 金金属箔式应变变片单臂电桥桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应应变片的应变变效应，单臂臂电桥工作原原理和性能。二、实验仪器双杆式悬臂梁应应变传感器、电压温度频频率表、直流稳压电源（4V）、差动放大器器、电压放大大器、万用表（自自备）三、实验原理电阻丝在外力作作用下发生机机械变形时，其其电阻值发生生变化，这就就是电阻应变变效应，描述述电阻应变效效应的关系式式为 （1-1）式中 为电阻丝丝电阻相对变变化；为应变系数；为电阻丝长度相相对变化。金属箔式应变片片就是通过光光刻、腐蚀等等工艺制成的的应变敏感元元件。如图

8、1-1所示，将四个金属箔箔应变片(RR1、R2、R3、R4)分别贴贴在双杆式悬臂梁弹性体体的上下两侧侧，弹性体受受到压力发生生形变，应变变片随悬臂梁梁形变被拉伸伸或被压缩。图1-1 双杆杆式悬臂梁称称重传感器结结构图通过这些应变片片转换悬臂梁梁被测部位受受力状态变化化，可将应变变片串联或并并联组成电桥桥。如图1-2信号调调理电路所示示，R5=R6=R7=R为固定电电阻，与应变变片一起构成成一个单臂电电桥，其输出出电压 （1-2）为电桥电源电压压；式1-2表明单单臂电桥输出出为非线性，非非线性误差为为L=。图1-2 单臂臂电桥面板接接线图四、实验内容与与步骤1悬臂梁上的的各应变片已已分别接到面面

9、板左上方的的R1、R2、R3、R4上，可用用万用表测量量判别，R11=R2=RR3=R4=350。2按图1-22接好“差动放大器器”和“电压放大器器”部分，将“差动放大器器”的输入端短短接并与地相相连，“电压放大大器”输出端接电压温度频频率表（选择择U），开启直流流电源开关。将“差动放大器器”的增益调节电位器与与“电压放大器器”的增益调节电位器调调至中间位置（顺顺时针旋转到到底后逆时针旋转转5圈），调节调零电电位器使电压温度频频率表显示为为零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节节电位器的位置置确定后不能能改动）3按图1-22接好所有连线线，将应变式式传感器R11接入“电桥”与R5、R6、R7

10、构成一个单单臂直流电桥桥。“电桥”输出接到“差差动放大器”的的输入端，“电压放大器器”的输出接电压压温度频率表表。预热两分钟。(直流流稳压电源的的GND1要与与放大器共地地)4将千分尺向向下移动，使使悬臂梁处于平平直状态，调调节Rw1使电压温度频频率表显示为为零（选择U）。5移动千分尺尺向下移0.5mm，读读取数显表数数值，依次移移动千分尺向向下移0.55mm读取相相应的数显表表值，直到向向下移动5mmm，记录实实验数据填入入表1-1。表1-1位移(mm)0.511.522.533.544.55电压(mV)6实验结束后后，将千分尺尺向上旋转，使使悬臂梁恢复平平直状态，关关闭实验台电电源，整理好

11、好实验设备。五、实验报告1.根据实验所所得数据绘制制出电压位移曲线，并并计算其线性性度。2.根据实验内内容试设计一一种电子秤。六、注意事项实验所采用的弹弹性体为双杆杆式悬臂梁称称重传感器，量量程较小。因此，加在在传感器上的的压力不应过过大，以免造造成应变传感感器的损坏！实验二 金金属箔式应变变片半桥性能能实验一、实验目的比较半桥与单臂臂电桥的不同同性能，了解其特点点。二、实验仪器同实验一三、实验原理不同受力方向的的两只应变片片（R1、RR2）接入电电桥作为邻边边，如图2-1。电桥输输出灵敏度提提高，非线性性得到改善，当当两只应变片片的阻值相同同、应变系数也相同时时，半桥的输输出电压为 （2-1

12、）式中 为电阻丝丝电阻相对变变化；为应变系数；为电阻丝长度相相对变化；为电桥电源电压压。式2-1表明，半半桥输出与应应变片阻值变变化率呈线性性关系。图2-1 半桥桥面板接线图图四、实验内容与与步骤1应变传感器器已安装在悬悬臂梁上，可可参考图1-1。2按图2-11接好“差动动放大器”和和“电压放大大器”电路。“差动动放大器”的调零，参考考实验一步骤骤2。3按图2-11接好所有连线，将将受力相反的的两只应变片片R1、R22接入电桥的的邻边。4参考实验一一步骤4。5移动千分尺尺向下移0.5mm，读读取数显表数数值，依次移移动千分尺向向下移0.55mm和读取取相应的数显显表值，直到到向下移动55mm，

13、记录录实验数据填填入表2-1。表2-1位移(mm)0.511.522.533.544.55电压(mV)6实验结束后后，将千分尺尺向上旋转，使使悬臂梁恢复平平直状态，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。五、实验报告1.根据实验所所得数据绘制制出电压位位移曲线，并并计算其线性性度。2.根据实验内内容试设计一一种电子秤。六、思考题半桥测量时非线线性误差的原原因是什么？七、注意事项 实验所所采用的弹性性体为双杆式式悬臂梁称重重传感器，量量程较小。因因此，加在传传感器上的压压力不应过大大，以免造成成应变传感器器的损坏！实验三 金金属箔式应变变片全桥性能能实验一、实验目的了解全桥测量电电路的优点。二、实

14、验仪器同实验一三、实验原理全桥测量电路中中，将受力性性质相同的两两只应变片接接到电桥的对对边，不同的的接入邻边，如如图3-1，当应应变片初始值值相等，变化化量也相等时时，其桥路输输出Uo= （3-1）式中为电桥电源源电压。为电阻丝电阻相相对变化；式3-1表明，全全桥输出灵敏敏度比半桥又又提高了一倍倍，非线性误误差得到进一一步改善。图3-1 全桥桥面板接线图图四、实验内容与与步骤应变传感器已安安装在悬臂梁梁上，R1、RR2、R3、RR4均为应变变片，可参考考图1-1。按图3-1先接接好“差动放放大器”和“电电压放大器”部部分，“差动动放大器”的的调零参照实实验一步骤22。3按图3-11接好所有连

15、连线，将应变变片接入电桥桥，参考实验验一步骤4。4移动千分尺尺向下移0.5mm，读读取数显表数数值，依次移移动千分尺向向下移0.55mm和读取取相应的数显显表值，直到到向下移动55mm，记录录实验数据填填入表3-1。表3-1位移(mm)0.51.01.522.533.544.55电压(mV)5实验结束后后，将千分尺尺向上旋转，使使悬臂梁恢复平平直状态，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。五、实验报告1根据实验所所得数据绘制制出电压位位移曲线，并并计算其线性性度。2根据实验内内容试设计一一种电子秤。3比较单臂、半半桥、全桥三三者的特性曲曲线，分析他他们之间的差差别。六、思考题全桥测量中，当当两

16、组对边（RR1、R3为为对边）电阻阻值R相同时时，即R1R3，R22R4，而而R1R22时，是否可可以组成全桥桥？七、注意事项 实验所所采用的弹性性体为双杆式式悬臂梁称重重传感器，量量程较小。因因此，加在传传感器上的压压力不应过大大，以免造成成应变传感器器的损坏！实验四 移移相实验一、实验目的了解移相电路的的原理和应用用。二、实验仪器移相器、信号源源、示波器（自自备）三、实验原理由运算放大器构构成的移相器器原理图如下下图所示：图4-1 移相相器原理图通过调节Rw，改改变RC充放放电时间常数数，从而改变变信号的相位位。四、实验步骤将“信号源”的的U S100幅值调节为6V，频率调节电位位器逆时针

17、旋旋到底，将U S100 与“移相器”输入端相连接。打开“直流电源源”开关，“移相器”的输入端与与输出端分别别接示波器的的两个通道，调整示波器，观察两路波形。调节“移相器”的的相位调节电位器器，观察两路路波形的相位位差。实验结束后，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。五、实验报告根据实验现象，对照移相器器原理图分析其其工作原理。六、注意事项实验过程中正弦弦信号通过移移相器后波形形局部有失真真，这并非仪仪器故障。实验五 相相敏检波实验验一、实验目的了解相敏检波电电路的原理和和应用。二、实验仪器移相器、相敏检检波器、低通滤波波器、信号源、示波器（自自备）、电压温度频频率表三、实验原理开关相敏检波

18、器器原理图如图图5-1所示，示意图图如图5-2所示：图5-1 检波波器原理图图5-2 检波波器示意图图5-1中Uii为输入信号号端，AC为交流参参考电压输入入端，Uo为检波信信号输出端，DC为直流参考电压输入端。当AC、DC端端输入控制电电压信号时，通通过差动电路路的作用使、处于开或关关的状态，从从而把Ui端输入的的正弦信号转转换成全波整整流信号。输入端信号与AAC参考输入入端信号频率相相同，相位不不同时，检波波输出的波形形也不相同。当当两者相位相相同时，输出出为正半周的的全波信号，反反之，输出为为负半周的全全波信号。四、实验步骤打开“直流电源源”开关，将将“信号源”U S1 00输出调节为1

19、kHz，Vpp-p8V的正弦信号（用用示波器检测测），然后接到“相敏检波器”输入端Ui。将直流稳压电源源的波段开关关打到“4V”处，然后将“U+”“GND1”接“相敏检波器器”的“DC”“GNND”。示波器两通道分分别接“相敏检波器”输入入端Ui、输出出端Uo，观察输输入、输出波波形的相位关关系和幅值关关系。改变DC端参考考电压的极性性（将直流稳压电电源处的“U-”接到相敏检检波器的“DDC”端），观察输入入、输出波形形的相位和幅幅值关系。由以上可以得出出结论：当参参考电压为正正时，输入与与输出同相，当当参考电压为为负时，输入入与输出反相相。去掉DC端连线线，将信号源U SS1 00接到“移相

20、器”输入端Ui，“移相器”的输出端接到到“相敏检波器器”的AC端，同时将信号号源U S11 00 输出接到“相敏检波器器”的输入端Uii。用示波器两通道道观察、的波形。可以以看出，“相敏检波器器”中整形电路路的作用是将将输入的正弦弦波转换成方方波，使相敏敏检波器中的的电子开关能能正常工作。将“相敏检波器器”的输出端与与“低通滤波器器”的输入端连连接，如图5-4（图5-3为低通通滤波器的原原理图），“低通滤波器”输出出端接电压温温度频率表（选选择U）。示波器两通道分分别接“相敏检波器器”输入、输出出端。调节移相器“相相位调节”电位器，使电压表显示示最大。调节信号源U S1 00幅度调节电位器器，

21、测出“相敏检波器器”的输入Vpp-p值与输输出直流电压压UO的关系，将实实验数据填入入下表。将“相敏检波器器”的输入信信号Ui从U S1 00转接到U S1 18800。得出“相敏检检波器”的输输入信号Vpp-p值与输输出直流电压压UO1的关系，并并填入下表。表5-1输入Vp-p(V)12345678910输出UO（V）输出UO1（VV）实验结束后，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。 图5-3 低通通滤波器原理理图 图5-4低通滤滤波器示意图图五、实验报告根据实验所得的的数据，作出出相敏检波器器输入输出曲线（VVp-pVVo、Vo11），对照移相器器、相敏检波波器原理图分析其其工作原理。实

22、验六 交交流全桥性能能测试实验一、实验目的了解交流全桥电电路的原理。二、实验仪器应变传感器、移移相器、相敏检波器、低通滤波器，差动放大大器，电压放放大器，信号号源，示波器器（自备），电压温度频频率表三、实验原理图6-1是交流流全桥的一般般形式。设各各桥臂的阻抗抗为Z1ZZ4，当电桥桥平衡时，ZZ1 Z3= Z2 Z4，电桥输出出为零。若桥桥臂阻抗相对对变化为ZZ1/ Z11、Z2/ Z2、Z3/ ZZ3、Z44/ Z4，则则电桥的输出出与桥臂阻抗抗的相对变化化成正比。交流电桥工作时时增大相角差差可以提高灵灵敏度，传感感器最好是纯纯电阻性或纯纯电抗性的。交交流电桥只有有在满足输出出电压的实部部和

23、虚部均为为零的条件下下才会平衡。图6-1 交交流全桥接线线图四、实验步骤轻按住悬臂梁，向向上调节千分分尺，使千分分尺远离悬臂臂梁。打开“直流电源源”，调节信号源使U S1 00输出1kHz，Vpp-p8V正弦信号号。将“差动放大器器”的输出接接到“电压放放大器”的输输入，“电压放大大器”输出接接电压温度频频率表（选择择U）。调节“差动放大器器”和“电压放大器器”的增益调节节电位器调到最大（顺时时针旋到底）。将“差动放大器”输入短接，调节调零电位器，使电压温度频率表显示为零。取下“差动放大大器”输入端端的短接线。按图6-1接好所有连线，将应变传感器接入电桥，GND3与放大器共地。将U S1 00

24、接到移相器的输入端，移相器输出端接相敏检波器的AC端。电压放大器的输出接相敏检波器的输入端，相敏检波器输出端接滤波器的输入端，滤波器的输出端接电压温度频率表（选择U）。用手轻压悬臂梁梁到最低，调节节“相位调节”电位器使“相敏检波器”输出端波形成成为首尾相接接的全波整流流波形，然后放手，调调节千分尺与与悬臂梁相接触触，并使悬臂臂梁恢复至水水平位置，再再调节电桥中中Rw1和Rw2电位器，使使系统输出电电压为零，此此时桥路的灵灵敏度最高。移动千分尺向下下移0.5mmm，读取数数显表数值，依依次移动千分分尺向下移0.5mmm和读取相相应的数显表表值，直到向向下移动5mmm，记录实验验数据填入下下表：表

25、6-1位移(mm)0.51.01.52.2.533.544.55电压(mV)5实验结束后后，关闭实验验台电源，整整理好实验设设备。五、实验报告1根据实验所所得数据绘制制出电压位位移曲线，并并计算其线性性度。2根据实验内内容试设计一一种电子秤。六、注意事项 实验所所采用的弹性性体为双杆式式悬臂梁称重重传感器，量量程较小。因因此，加在传传感器上的压压力不应过大大，以免造成成应变传感器器的损坏！实验七 扩扩散硅压阻式式压力传感器器压力实验一、实验目的了解扩散硅压阻阻式压力传感感器测量压力力的原理与方方法。二、实验仪器压力传感器、气气室、气压表表、差动放大大器、电压放大器器、电压温度度频率表三、实验原

26、理在具有压阻效应应的半导体材材料上用扩散散或离子注入入法，可以制制备各种压力力传感器。摩摩托罗拉公司司设计出X形形硅压力传感感器，如图7-1所示，在单晶硅膜膜片表面形成成4个阻值相等等的电阻条。将将它们连接成成惠斯通电桥桥，电桥电源源端和输出端端引出，用制制造集成电路路的方法封装装起来，制成成扩散硅压阻阻式压力传感感器。扩散硅压力传感感器的工作原原理如图7-1，在X形硅压力力传感器的一一个方向上加加偏置电压形形成电流，当当敏感芯片没没有外加压力力作用，内部部电桥处于平平衡状态，当当有剪切力作作用时（本实实验采用改变变气室内的压压强的方法改改变剪切力的的大小），在在垂直于电流方向将将会产生电场场

27、变化，该电电场的变化引引起电位变化化，则在与电电流方向垂直的两两侧得到输出电电压Uo。 （7-1）式中d为元件两两端距离。实验接线图如图图7-2所示，MMPX10有有4个引出脚脚，1脚接地地、2脚为UUo+、3脚脚接+5V电电源、4脚为为Uo-；当当P1P22时，输出为为正；P1P2时，输输出为负（PP1与P2为为传感器的两两个气压输入入端所产生的的压强）。图7-1 扩散散硅压力传感感器原理图图7-2 扩散散硅压力传感感器接线图四、实验内容与与步骤按图7-2接好好“差动放大大器”与“电电压放大器”，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U，20V档），打开直流电源开关。（将“220V直流稳

28、压电源”输出调为5V）调节“差动放大大器”与“电压放大器器”的增益调节节电位器到中间位置并保保持不动，用用导线将“差动放大器器”的输入端短接接，然后调节节调零电位器器使电压温度频频率表显示为为零。取下短路导线，并并按图7-2连接“压压力传感器”。气室的活塞退回回到刻度“117”的小孔孔后，使气室室的压力相对对大气压均为为0，气压计计指在“零”刻刻度处，调节调零电电位器使电压温度度频率表显示示为零。增大输入压力到00.005MPa，每每隔0.0005Mpa记记下“电压放放大器”输出出的电压值UU。直到压强达到0.1Mpa；填填入下表。表7-1P(kP)5101520253035404550U（V

29、）P(kP)556065707580859095100U（V）实验结束后，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。五、实验报告1.根据实验所所得数据，计计算压力传感感器输入输输出（PU）曲线，并计算算其线性度。2.根据实验内内容，试设计计电子气压计计。实验八 差差动电感性能实验验一、实验目的了解差动电感的的工作原理和和特性。二、实验仪器差动电感、测微微头、差动放放大器、信号源、示示波器（自备备）三、实验原理差动电感由一只只初级线圈和和两只次级线线圈及一个铁铁芯组成。铁铁芯连接被测测物体。移动线圈中中的铁芯，由由于初级线圈圈和次级线圈圈之间的互感感发生变化促促使次级线圈圈的感应电动动势发生变化化，

30、一只次级级线圈的感应电电动势增加，另另一只次级线线圈的感应电动势则则减小，将两两只次级线圈圈反向串接（同同名端连接）引引出差动输出出，则输出的的变化反映了了被测物体的的移动量。四、实验内容与与步骤差动电感已经根根据图8-1安装在传传感器固定架架上。图8-1 差动动变压器安装装图 图8-2 差动动电感接线图将“信号源 ”“Us1 0”输出接至L1，打开“直流流电源”开关，调节节Us1的频率和幅幅度（用示波波器监测），使使输出信号频频率为（4-5）kHz，幅度为为Vp-p=2VV，按图8-2接线。将“差动放大器器”的增益调调到最大（增增益调节电位位器顺时针旋旋到底）。用示波器观测“差差动放大器”的

31、输出，旋动实验台中右侧的千分尺，用示波器观测到的波形峰峰值Vp-p为最小，这时可以上下位移，假设向上移动为正位移，向下移动为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入表8-1，再从Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意上、下位移时，初、次级波形的相位关系。 表8-1 X(mm)-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8Vp-p(V)实验结束后，关关闭实验台电电源，整理好好实验设备。五、实验报告1.实验过程中中注意差动电感输出的最小值值即为差动电感的零点残余电电压大小。根根据表81画出Vp-pX曲线。2.分析一下该该测试电路的

32、的误差来源。六、注意事项实验过程中加在在差动电感原边的音音频信号幅值值不能过大，以以免烧毁差动动电感传感器。实验九 电电容式传感器器位移特性实实验一、实验目的了解电容传感器器的结构及特特点。二、实验仪器电容传感器、电电容变换器、测测微头、电压压温度频率表表三、实验原理电容式传感器是是指能将被测物理量的变化转换为电容量量变化的一种传感器它实质上上是具有一个可变参数的电容器。利用用平板电容器原理： （9-1）式中，S为极板板面积，d为极板间距距离，0为真空介电常常数，r为介质相对介介电常数，由由此可以看出出当被测物理理量使S、d或r发生变化时时，电容量CC随之发生改改变，如果保保持其中两个个参数不

33、变而而仅改变另一一参数，就可可以将该参数数的变化单值值地转换为电电容量的变化化。所以电容容传感器可以以分为三种类类型：改变极极间距离的变变间隙式，改改变极板面积积的变面积式式和改变介电电常数的变介介电常数式。这这里采用变面面积式，如图图9-1，两只平板电容器共享一一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上上下极板的有有效面积一只增大，一一只减小，将三个极板用导线引出，形形成差动电容输出。通过处理理电路将电容容的变化转换换成电压变化化，进行测量量。图9-1电容传传感器内部结结构示意图四、实验内容与与步骤电容传感器已经经按图9-2安装在实实验台。图9-2 电容容传感器安装装示意图图9-3

34、电容容传感器接线线图将底面板上“电电容传感器”与“电容变换器器”相连，“电容变换器”的输出接到电压压温度频率表表（选择U）。（注：此处处应选用三根根相同长度的的实验导线，而而且越短越好好。）打开“直流电源源”开关。调节“电容变换器器”的增益调节节电位器到中中间位置，调调节螺旋测微微器使得电压温度度频率表显示示为0。（增益调节节电位器确定定后不能改动动）调节螺旋测微器器推进电容传传感器的中间间极板（内极板）上下移动，每隔0.2mmm将位移值值与电压温度度频率表的读读数填入表99-1。 表9-1 X(mm)-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8U (V)五、实验报告 1.根据表

35、表9-1的数数据作做出电电压位移曲曲线。2.试分析电容容传感器转接接电容变换器器的导线为什什么要长度一一致。实验十 电电容传感器动动态特性实验验一、实验目的了解电容传感器器的动态性能能的测量原理理与方法。二、实验仪器电容传感器、电电容变换器、低低通滤波器、信信号源、示波波器（自备）、电压温度频率表、振动源三、实验原理与电容传感器位位移特性实验验原理相同。四、实验内容与与步骤将悬臂架上的千千分尺升高使使其远离托盘盘，将底面板电容传传感器对应接接入电容变换换器中（注：选用三根相相同长度的实实验导线）。将将“电容变换器器”的输出端接“低通滤波器器”的输入端，“低通滤波器器”输出端接示波器。电电容变换

36、器的的“增益调节节”电位器调到最大位置置（顺时针旋旋到底）。图10-1 电电容传感器动动态实验接线图打开实验台电源源，将信号源UUs2接到“振动源1”。信号源Uss2输出信号频率调节为“10-15HHz”之间，振振动幅度调到到最大。用电压温度频率率表（选择“F”）监测Us2的频率。调节信号源改变变输出频率，用用示波器测出出“低通滤波器器”输出波形的的峰-峰值。填入入下表。 表100-1振动频率(Hzz)1010.511.011.512.012.513.013.514.0Vp-p(mVV)五、实验报告1.作电容传感感器F-Vpp-p曲线，找找出振动源的的固有频率。2.分析一下该该测试电路的的误差

37、来源。实验十一 霍霍尔传感器位位移特性实验验一、实验目的了解霍尔传感器器的原理与应应用。二、实验仪器霍尔传感器、测测微头、电桥桥、差动放大大器、电压温度频频率表、直流流稳压电源（4V）三、实验原理根据霍尔效应，霍霍尔电势UH=KHIB，其中KH为霍尔系数，由由霍尔材料的的物理性质决决定，当通过过霍尔组件的的电流I一定，霍尔尔组件在一个个梯度磁场中中运动时，就就可以用来进进行位移测量量。四、实验内容与与步骤将悬臂架上测微微头向下移动动，使测微头接触托托盘。按图11-1接线（将直流稳压压电源的GND1与仪仪表电路共地地），输出Uo接电压温度频频率表。将“差动放大器器”的增益调节节电位器调节节至中间

38、位置置。开启“直流电源源”开关，电压温度频频率表选择“V”档，手动调调节测微头的的位置，先使使霍尔片处于于磁钢的中间间位置（数显显表大致为00），再调节节Rw1使数显表显显示为零。分别向上、下不不同方向旋动动测微头，每每隔0.2mmm记下一个个读数，直到到读数近似不不变，将读数数填入表11-1。表11-1。X（mm）1.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0U(mV)图11-1 霍霍尔传感器位位移接线图五、实验报告根据实验所得数数据，作出UX曲线。实验十二 磁磁电式传感器器振动实验一、实验目的了解磁电式传感感器的原理及及应用。二、实验仪器振动源1、磁电电式传感器、

39、信号号源、示波器（自自备）、电压温度频频率表、低通通滤波器三、实验原理磁电感应式传感感器是以电磁磁感应原理为为基础，根据据电磁感应定定理，线圈两端端的感应电动动势正比于线圈所包围围的磁通对时时间的变化率率，即 其中N是线圈匝数数，为线圈所包围围的磁通量（本本实验中当永永磁磁钢接近近传感器时，磁磁通量增加，反反之，减小）。若线圈相对磁场运动速度为v或角速度，则上式可改为e=-NBlv或者e=-NBS，l为每匝线圈的平均长度；B为线圈所在磁场的磁感应强度；S为每匝线圈的平均截面积。四、实验内容与与步骤实验台上已按图图12-1安装好磁电感应式式传感器，磁磁钢已经固定定在支架上。将千分尺向上上移动，使

40、其其远离托盘。如图12-2接接线，将“信号源”Us2与“振动源1 ”相连，磁电电传感器接低低通滤波器输输入端。用电压温度频频率表（选择“F”）检测Us2的频率。打开实验台电源源，调节“信号源”改变输出频频率，用示波波器测出低通滤波器器输出波形的的峰-峰值。填入入下表。表12-1振动频率(Hzz)10.511.011.512.012.513.013.514.0Vp-p(mVV) 图12-1 磁磁电传感器安安装示意图 图122-2磁电传传感器接线图图五、实验报告1.作出磁电传传感器F-VVp-p曲线线，找出振动动源的固有频频率。2.利用磁电传传感器在实验验中表现出来来的特性，试试设计一种惯性传感感

41、器。实验十三 压压电式传感器器振动实验一、实验目的了解压电式传感感器测量振动动的原理和方方法。二、实验仪器振动源2、信号号源、压电传传感器、低通通滤波器、电荷荷放大器、示示波器（自备备）三、实验原理压电式传感器由由惯性质量块块和压电陶瓷瓷片等组成（实实验用的压电电式加速度计计结构如图113-1）工作作时传感器与与试件振动的的频率相同，质量块块便有正比于于加速度的交交变力作用在在压电陶瓷片片上，由于压压电效应，压压电陶瓷产生生正比于运动动加速度的表表面电荷。 图13-1 压电传感器器结构图四、实验内容与与步骤将“振动源2”的千分尺向向上移动到225mm刻度度处。按下图13-22接线，将面板板上的

42、“压电传感器器”接口接到“电荷放大器器”的输入端，将将“电荷放大大器”输出端端接到“低通滤波器器”输入端，将“低通滤滤波器”输出出端接示波器，观察察输出波形。将“信号源”的的“Us2”接到面板板的“振动源源2”，打开“直流电源”开开关，调节幅幅度电位器到中间间位置，调节节频率电位器器使振动梁起起振。电压温度频率表表选择“F”，检检测Us2的频率。图13-2 压压电传感器振振动实验接线线图5. 改变低频频信号源输出信信号的频率，用用示波器观察察，并记录振振动源不同振振动频率下压压电传感器输输出波形的峰峰峰值VPP-P。并由由此得出振动动系统的共振振频率。表13-1振动频率(Hzz)14.014.

43、515.015.516.016.517.017.518.0Vp-p(mVV)五、实验报告1.作出压电传传感器F-VVp-p曲线线，找出振动动源2的固有频率。2.利用压电传传感器在实验验中表现出来来的特性，试试设计一种加速度传传感器。六、注意事项 当频频率较小时，振振动幅度较小小，输出波形形毛剌较为严严重（毛剌为为机械振动产产生），实验验频率可从114Hz左右开开始，实验现现像较为明显显。实验十四 电电涡流传感器器位移特性实实验一、实验目的了解电涡流传感感器测量位移移的工作原理理和特性。二、实验仪器电涡流传感器、不锈钢反射面、涡流变换器、测微头、电压温度频率表三、实验原理通过高频电流的的线圈产生

44、磁磁场（高频电电流产生电路路可参照图114-1），当有导电电体接近时，因因导电体涡流流效应产生涡涡流损耗，从从而使线圈两两端电压发生生变化。涡流流损耗与导电电体离线圈的的距离有关，因因此可以进行行位移测量。图14-1 涡涡流变换器原原理图四、实验内容与与步骤按图14-2安安装电涡流传传感器。图14-2 电电涡流传感器器安装示意图图将千分尺下移，使使其与托盘接接触，电涡流流传感器移至至不锈钢反射射面上方与其平贴，并并将锁紧螺母锁紧。图14-3 电电涡流传感器器接线图按图14-3，将将面板上电涡流流传感器连接接到“涡流变换器器”上标有“”的的两端，涡流流变换器输出出端接电压温度频频率表（选择U）。

45、打开实验台“直直流电源”开关，记下电压表表读数，调节千千分尺使其向向下移动，然然后每隔0.2mm读一一个数，直到到输出几乎不不变为止。将将结果列入下下表14-1。表14-1X（mm）00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0UO(V)五、实验报告根据表14-11数据，画出出UX曲线。实验十五 电电涡流传感器器振动实验一、实验目的了解电涡流传感感器测量振动动的原理与方方法。二、实验仪器电涡流传感器、不锈钢反射面、振动源、信号源、涡流变换器、示波器（自备）、低通滤波器三、实验原理根据电涡流传感感器的动态特性和和位移特性，选选择合适的工工作点即可测测量振幅。四、实验内容与与步骤上

46、移千分尺，使使其远离托盘盘，并根据图图15-1安装电涡涡流传感器，注注意传感器端端面与不锈钢片反射射面之间的安安装距离，将升降支架架升至最高位置。将“涡流”传感感器连接到“涡流变换器器”上标有“”的的两端。“涡流变换器器”输出端接示示波器。将信信号源的“US2”接到“振动源1”输入端， US2幅度调节节电位器调到最大位置，打打开“直流电源”开关。调节Us2调频频电位器，使振振动源有微小小振动。再慢慢慢调节频率率使振动源振振动幅度最大大，同时慢慢慢下移升降架，使使振动平台振振动最大时不不碰到涡流传传感器底部。电压/频率显示表选择“F”，检测Us2的频率。“涡流变换器”输输出端接“低通滤波器器”的

47、输入端，从从示波器观察察“低通滤波器器”的输出波形形，记录不同同振动频率下下“低通滤波器器”输出波形的的峰峰值。图15-1电涡涡流传感器安装示示意图表15-1 振动频率(Hzz)10.010.511.011.512.012.513.013.514.0Vp-p(mVV)五、实验报告根据实验所得数数据，作振动动频率和输出出峰值曲线，得得出系统的共共振频率。六、注意事项 当频率率较小时，振振动幅度较小小，输出波形形毛剌较为严严重，实验频频率可从100Hz左右开开始，实验现现象较为明显显。实验十六 光光纤传感器位位移特性实验验实验目的了解反射式光纤纤位移传感器器的原理与应应用。二、实验仪器Y型光纤传感

48、器器、测微头、反反射面、差动动放大器、电电压放大器、电压温度频频率表三、实验原理反射式光纤位移移传感器是一一种传输型光光纤传感器。其其原理如图116-1所示，光纤采用型结构，两两束光纤一端端合并在一起起组成光纤探探头，另一端端分为两支，分分别作为光源源光纤和接收收光纤。光从从光源耦合到到光源光纤，通通过光纤传输输，射向反射射面，再被反反射到接收光光纤，最后由由光电转换器器接收，转换换器接收到的的光源与反射射体表面的性性质及反射体体到光纤探头头距离有关。当当反射表面位位置确定后，接接收到的反射射光光强随光光纤探头到反反射体的距离离的变化而变变化。显然，当当光纤探头紧紧贴反射面时时，接收器接接收到

49、的光强强为零。随着着光纤探头离离反射面距离离的增加，接接收到的光强强逐渐增加，到到达最大值点点后又随两者者的距离增加加而减小。反反射式光纤位位移传感器是是一种非接触触式测量，具具有探头小，响响应速度快，测测量线性化（在在小位移范围围内）等优点点，可在小位位移范围内进进行高速位移移检测。 图16-1 反反射式光纤位位移传感器原原理 图图16-2 光纤位位移传感器安安装示意图四、实验内容与与步骤将千分尺下移，使使其与托盘相相接触，光纤纤传感器的安安装如图16-2所示，光纤分分叉两端插入入“光纤插座座”中。探头对准准不锈钢反射面。按图16-3接线。调节光纤传感器器的高度，使使反射面与光光纤探头端面面

50、紧密接触，固固定光纤传感感器。将“差动变压器器”与“电压放大器器”的增益调节电位器调到中间位置置。打开直流电电源开关。将“电压放大器器”输出端接到电压温度度频率表（选择U），仔仔细调节调零零电位器使电压温度频频率表显示为为零。旋动测微头，使使反射面与光光纤探头端面面距离增大，每每隔.1读出出一次输出电电压值，填入下表。表16-1X（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Uo(V)图16-3 光光纤位移传感感器接线图五、实验报告1.根据所得的的实验数据，做出位移电压曲线，确定光纤位移传感器大致的线性范围。2.试总结在光光纤传感器对对位移的测量量应用中被测测物体的约束

51、束条件有哪些些？六、注意事项1.实验时，请请保持反射面面的清洁。2.切勿将光纤纤折成锐角，保保护光纤不受受损伤。实验十七 光光电转速传感器转转速测量实验验实验目的了解光电转速传传感器测量转转速的原理及及方法。实验仪器转动源、反射式式光电传感器器、直流稳压压电源（220V）、电压温度频频率表、示波器（自自备）实验原理光电式转速传感感器有反射型型和透射型二二种，本实验验装置是反射射型的，传感器端端有发光管和和接收管，发发光管发出的的光被转盘上上的圆孔透过过，并转换成成电信号。由于转盘上上有1个透射孔，转转动时将获得得与转速有关关的脉冲，用用示波器观察察频率即可得得到转速值。实验内容与步骤骤1如图1

52、7-1所示，光光电传感器已已经安装在转转动源上，将将直流稳压电源“U+”“UU-”调至4V并对应接至“转转动源”的“+”“-”端端。将“光电”传传感器接至电电压温度频率率表（选择FF）输入。 2打开“直流流电源”开关，调节直流稳压电源，用不同的电电压驱动转动源源，待转速稳稳定后记录相相应的转速，填填入下表。图17-1 光光电测转速安安装示意图表17-1驱动电压V(VV)4V6V8V10V频率 (Hz)五、实验报告1. 根据所得得实验数据，绘绘制转速驱驱动电压曲线线。2. 试设计一一种方案，使使用对射式光光电开关检测测转盘的转速速。实验十八 铂铂热电阻温度度特性实验实验目的了解铂热电阻的的特性与

53、应用用。实验仪器PT100、水水银温度计、万万用表（自备备）、直流稳压电电源（2220V）实验原理热电阻用于测量量时，要求其其材料电阻温温度系数大，稳稳定性好，电电阻率高，电电阻与温度之之间最好有线线性关系。当当温度变化时时，感温元件件的电阻值随随温度而变化化，这样就可可将变化的电电阻值通过测测量电路转换换电信号，即即可得到被测测温度。实验内容与步骤骤 1打开“直流电源”开关，调节“2220V直直流稳压电源源”电位器，使使“直流稳压电电源”输出为5VV。2用万用表接接至PT1000两端，选选择“欧姆”“200”档。 3将“2220V直流稳稳压电源”接接至“加热器器”。 4将水银温度度计放至加热

54、热器表面（加加热器已固定定在平行梁的的下悬臂梁背面），加热热源温度慢慢上升升。此时可用用水银温度计计测量加热源源表面温度，同同时观察PTT100输出出阻值的变化化。 五、实验报告观察PT1000的阻值随温温度变化而变变化的规律。请根据PT1000在实验中中表现出来的的特性设计一一款温度计，画画出电路原理理图及各项参参数。六、注意事项实验过程中温度度计示数大于于72时，应马马上拆掉加热热电源。实验十九 KK型热电偶温度度特性实验一、实验目的了解K型热电偶偶的特性与应应用。二、实验仪器加热器、K型热热电偶、差动动放大器，电电压放大器、电压温度频率表、直流稳压电源（220V）三、实验原理热电偶传感器

55、的的工作原理热电偶是一种使使用最多的温温度传感器，它它的原理是基基于18211年发现的塞塞贝克效应，即即两种不同的的导体或半导导体A或B组组成一个回路路，其两端相相互连接，只只要两节点处处的温度不同同，一端温度度为T，另一一端温度为TT0，则回路中中就有电流产产生，见图119-1（aa），即回路路中存在电动动势，该电动动势被称为热热电势。图19-1（aa） 图199-1（b）两种不同导体或或半导体的组组合被称为热热电偶。当回路断开时，在在断开处a，bb之间便有一一电动势ET，其极性和和量值与回路路中的热电势势一致，见图图19-1（bb），并规定定在冷端，当当电流由A流流向B时，称称A为正极，B

56、B为负极。实实验表明，当当ET较小时，热热电势ET与温度差（TT-T0）成正比，即即ET=SAB（TT-T0） （19-1）SAB为塞贝克克系数，又称称为热电势率率，它是热电电偶的最重要要的特征量，其其符号和大小小取决于热电电极材料的相相对特性。热电偶的基本定定律：（1）均质导体体定律由一种均质导体体组成的闭合合回路，不论论导体的截面面积和长度如如何，也不论论各处的温度度分布如何，都都不能产生热热电势。（2）中间导体体定律用两种金属导体体A，B组成成热电偶测量量时，在测温温回路中必须须通过连接导导线接入仪表表测量温差电电势EAB（T，TT0），而这些导导体材料和热热电偶导体AA，B的材料料往往

57、并不相相同。在这种种引入了中间间导体的情况况下，回路中中的温差电势势是否发生变变化呢？热电电偶中间导体体定律指出：在热电偶回回路中，只要要中间导体CC两端温度相相同，那么接接入中间导体体C对热电偶偶回路总热电电势EAB（T，TT0）没有影响。（3）中间温度度定律如图19-2所所示，热电偶偶的两个结点点温度为T1，T2时，热电势势为EAB（T1，T2）；两结点温温度为T2，T3时，热电势势为EAB（T2，T3），那么当两两结点温度为为T1，T3时的热电势势则为EAB（T1，TT2）+ EABB（T2，T3）=EAB（T1，T3） （19-2）式（2）就是中中间温度定律律的表达式。譬譬如：T1=1

58、00，T2=40，TT3=0，则则EAB（1000，40）+EAB（40，00）=EABB（100，00） （19-3）图19-2 中中间定律示意意图热电偶的分度号号热电偶的分度号号是其分度表表的代号（一一般用大写字字母S、R、BB、K、E、JJ、T、N表表示）。它是是在热电偶的的参考端为00的条件下下，以列表的的形式表示热热电势与测量量端温度的关关系。四、实验内容与与步骤按图19-3先先接好“差动动放大器”和和“电压放大大器”，将“电电压放大器”的的输出接至毫毫伏表（选择100mV）。PT1000接电压温度度频率表（选选择T）两端端。打开“直流电源源”开关，短接“差动放大器器”的输入端，增增

59、益调节电位位器都处于中中间位置，调调节调零电位位器，使毫伏伏表显示为零。拿掉短路线，按按图19-3接好所有连线。图19-3 热热电偶测温接接线图调节“2200V直流稳压压电源”为55V，将“220VV直流稳压电电源”输出接接入“加热器器”电源输入入端，加热源源温度慢慢上上升。观察毫伏表电压压示数随温度的的变化情况。 五、实验报报告在热电偶测温原原理中，其冷冷端要置于冰冰水混合物中中以保持零摄摄氏度状态，给具体应用带来很大不便。试设计一种方案实现热电偶的冷端补偿。六、注意事项实验过程中温度度计示数大于于72时，应应马上拆掉加加热电源。实验二十 正温度系数数热敏电阻（PPTC）温度度特性实验一、实

60、验目的了解正温度系数数热敏电阻基基本原理；学习正温度系数数热敏电阻特特性与应用。二、实验仪器加热器、直流稳稳压电源（2220V）、PTC、万用表（自备）三、实验原理热敏电阻工作原原理同金属热热电阻一样，也也是利用电阻阻随温度变化化的特性测量量温度。所不不同的是热敏敏电阻用半导导体材料作为为感温元件。热热敏电阻的优优点是：灵敏敏度高、体积积小、响应快快、功耗低、价价格低廉，但但缺点是：电电阻值随温度度呈非线性变变化、元件的的稳定性及互互换性差。正温度系数的热热敏电阻PTTC通常是由由在BaTiiO3和SrTiiO3为主的成分分中加入少量量Y2O3和Mn2O3构成的烧结结体，其电阻阻随温度增加加而