附录01 CSY型传感器试验仪实验指导

附录一CSY型传感器试验仪实验指导实验一电阻应变片性能实验1．实验目的了解金属应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。2．实验器材直流稳压电源，电桥，差动放大器，双孔悬臂梁称重传感器，砝码，一片应变片，F/V表，主、副电源。有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到2V挡，F/V表打到2V挡，差动放大增益最大(右旋到底)。实验一电阻应变片性能实验3．实验原理电阻应变片是一种能将被测试件的应变变化转换成电阻变化的传感元件，工作原理基于应变—电阻效应(当电阻敏感栅感受应变时，其电阻发生相应变化)。使用应变片测量应变或应力时，将应变片牢固地粘贴在被测弹性试件上，当试件受力变形时，应变片的金属栅随之产生相应变形，从而引起应变片电阻的变化。4．实验步骤实验一电阻应变片性能实验5．注意事项

(1)电桥上端虚线所示的4个电阻实际上并不存在，仅作为一标记。

(2)为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小差动放大器增益，此时差动放大器不必重调零。

(3)做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。

(4)电位器W1、W2在有的型号仪器中标为RD、RA。实验二差动变面积式电容传感器

的应用

1．实验目的了解差动变面积式电容传感器的原理及特性。2．实验器材电容传感器，电容变换器(或电容放大器)，电压放大器或差动放大器，低通滤波器，F/V表。实验二差动变面积式电容传感器的应用

3．实验原理变面积型电容传感器测量位移有3种方式：平面直线位移型，角位移型和圆柱(或圆角)线位移型。本实验仪是平面直线位移型。设起始时电容器为C，当动极板沿力方向移动ΔX时，其电容量为

实验二差动变面积式电容传感器的应用电容变化量为，故相对变化量为，其中a为极板宽度。电容灵敏度为，其中b为极板长度，A0为初始面积(A0=ab)。可知，平面直线位移型电容传感器的电容量与输入位移量有线性关系，灵敏度为常数。4．实验步骤实验三差动变压器式电感传感器

的应用——测位移

1．实验目的了解差动变压器的组成和标定方法。2．实验器材音频振荡器，差动变压器，测微头，示波器，主、副电源。有关旋钮的初始位置：音频振荡器4～8kHz，主、副电源关闭。实验三差动变压器式电感传感器的应用——测位移

3．实验原理根据变压器原理，次级线圈感应电势分别为输出电势为实验三差动变压器式电感传感器的应用——测位移当衔铁在中间位置时，若两个次级线圈及参数磁路尺寸相等，则M1=M2=M，所以E2=0；当衔铁偏离中间位置时，M1≠M2，由于差动工作，所以M1=M+M1，M2=M-M2，在一定的范围内M1=M+M1，其差值(M1-M2)与衔铁位移成正比，在负载开路情况下输出电势为

E2=-(M1-M2)I1实验三差动变压器式电感传感器的应用——测位移当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，输出电压为零点残余电压。当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波滤波后得到直流输出，可以指示输入位移量的大小和方向。本实验用示波器读取零点残余电压值和位移量的大小。4．实验步骤实验四电涡流式传感器的应用3．实验原理一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通以正弦交流电时，线圈的周围产生正弦交变磁场H，此磁场中的金属导体产生电涡流，而电涡流也产生交变磁场H2，H2与H1方向相反，由于磁场H2的反使用，使通电线圈的有效阻抗发生变化，这种线圈阻抗的变化完整地反映涡流效应。实验四电涡流式传感器的应用显然，线圈阻抗的变化与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有关。线圈金属导体系统的物理性质通常可由磁导率µ、电导率、线圈到金属体的距离x、激励电流强度I和频率等参数来描述。线圈的阻抗Z可用如下函数表示

Z=F

当µ、、I、恒定不变时，阻抗Z就成为距离x的单调函数，即Z=f(x)。实验四电涡流式传感器的应用

4．实验步骤

5．注意事项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。附图4涡流传感器接线图实验五霍尔传感器的应用1．实验目的了解霍尔传感器在静态测量中的应用。2．实验器材霍尔片，磁路系统，差动放大器，直流稳压电源，F/V表，电桥，砝码，主、副电源，振动平台。有关旋钮的初始位置：直流稳压电源置±2V挡，主、副电源关闭。实验五霍尔传感器的应用3．实验原理霍尔片在磁路中有位移，改变了霍尔元件所感受到的磁场大小和方向，引起霍尔电势的大小和极性的变化。保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿X方向移动，输出霍尔电动势为UH=kx，霍尔电动势极性表示位移的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高，磁场梯度越均匀，输出线性度越好。4．实验步骤实验五霍尔传感器的应用

5．注意事项

(1)此霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重。

(2)砝码应置于平台的中间部分。

实验五霍尔传感器的应用附图5霍尔传感器实验接线图实验六光纤传感器的应用

1．实验目的了解光纤位移传感器的原理、结构和性能。2．实验器材主、副电源，差动放大器，F/V表，光纤传感器，振动台。实验六光纤传感器的应用3．实验原理光纤有传导光线的作用。反射面有一定的漫反射，反射回的光强随接收光纤与反射面的距离变化而变化。4．实验步骤实验七单臂、半桥、全桥功能比较1．实验目的验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。2．实验器材直流稳压电源，差动放大器，电桥，F/V表，测微头，双平行梁，应变片，主、副电源。有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到2V挡，F/V表打到2V挡，差动放大增益最大。实验七单臂、半桥、全桥功能比较3．实验原理设R为接入的应变计桥臂电阻，设R1=R2=R3=R4=R，测量时的变化为△R。

(1)单臂工作，即只有一只应变计接入电桥，输出电压U=(/4R)E。

(2)半桥工作，有两只应变计接入电桥相邻桥臂，它们的变化要求大小相等、方向相反(即差动工作)，输出电压U=(△R

/2R)E。实验七单臂、半桥、全桥功能比较

(3)全桥工作，有4只应变计接入电桥差动工作，即R1=R+△R

，R2=R-△R

，R3=R-△R

，R4=R+△R

，此时。分析可知：用直流电桥作应变计的测量电路，在应变计的电阻发生变化时电桥输出电阻也随之变化。

实验七单臂、半桥、全桥功能比较当电阻变化量△R

≤R时，△R

/R呈线性关系，即电桥电压与被测量应变量成线性关系，而在相同条件下(供电电源、应变计型号不变)，差动工作比单臂工作输出信号大，半桥差动是单臂输出的2倍，而全桥差动输出是单臂输出的4倍。4．实验步骤实验七单臂、半桥、全桥功能比较