传感器实验重点课件

实验1应变片与直流电桥一、金属箔式应变片性能——单臂电桥

实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。实验过程：差动放大器调零；测量电路连接；测微头调整水平；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据。RXR2R1RX电桥W2W1rcAR2R1RxVrR3W1-4V+4V实验1应变片与直流电桥一、金属箔式应变

注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；F/V表打到2V档，如实验过程中指示溢出则改为20V档；实验时位移起始点不一定在10mm处，可根据实际情况而定；为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变。注意事项：二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较

实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能。

实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。

实验过程：差动放大器调零；单臂桥测量电路连接；测微头调整水平；选择适当的放大增益；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据；半桥测量电路连接；测微头调整水平；保持增益不变；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据；全桥测量电路连接；测微头调整水平；保持增益不变；开启电源，调整电桥平衡电位器，使电桥平衡；旋转测微头，记录测量数据。AR2R1RxVrR3W1-4V+4V二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较AR2R1R注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接。直流稳压电源打到4V档，不能打得过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应（读数不稳定）；F/V表打到2V档，如实验过程中指示溢出则改为20V档；实验时位移起始点不一定在10mm处，可根据实际情况而定；为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变；在更换应变片时应将电源关闭。将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作；将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作；接半桥和全桥时注意区别各应变片的工作状态与方向，应变方向相同的接相对桥臂，应变方向不同的接相邻桥臂。

注意事项：实验2应变片与交流电桥相敏检波原理：W151KR52.2K(控制端)直流OutInR222KR130KR330KA1A2R430K场效应管交流说明：输出信号与输入信号同频率，输出信号的相位受控制端的信号控制。INOUT12345AC6DC实验2应变片与交流电桥相敏检波原理：

1.直流控制：⑴直流控制端接正电压时：∵在A2的输入端，V－>V＋；∴A2的输出为负电源电压，场效应管反偏，漏极、源极断开。于是：即：输入、输出信号相位相同。⑵直流控制端接负电压时：∵在A2的输入端，V－<V＋；∴A2的输出为正电源电压，场效应管正偏，漏极、源极短路接地。于是：调节，使，则有：即：输入、输出信号相位相反。1.直流控制：即：输入、输出信号相位相同

2.交流控制：⑴如果输入和控制端输入同频同相的交流信号，则输出为正向全半波。⑵如果输入和控制端输入同频反相的交流信号，则输出为负向全半波。输入端控制端输出端输入端控制端输出端00低通滤波(取平均)低通滤波输出为正电压输出为负电压2.交流控制：输入端控制端输出端输入端控制3.相敏检波的作用：

在交流电桥中⑴如果：，则：即：检波后输出正直流电压⑵如果：，则：即：检波后输出负直流电压

3.相敏检波的作用：⑴如果：，则：即：检波后对A1有：移相器原理：R410KOutW210KA2R310KInC16800PA1R110KW1100KRF10KC20.1uUoUiV-V+即：而：则：同理有：对A1有：移相器原理：移相器的在传感器应用中的作用：传感器的激励信号、电源为交流电压时，输出一般也是同频率的交流电压，但输出电压的相位一般与激励电压的相位不一致。如果要将交流输出信号转化为直流输出，首先要得到与输出信号相位一致的控制信号（由激励信号源经过移相器获得），然后再进行相敏检波，这样就可得到与交流输出信号幅值成比例的直流信号，以便应用（如A/D转换）。设置电路其他条件，如、等，使输入、输出相位关系具有以下形式：当时，输出与输入相位一致；

当时，输出相位超前输入相位；

当时，输出相位滞后输入相位；

式中，为一正数，且与有关。

移相器的在传感器应用中的作用：设置电路其他条一、相敏检波器、移相器实验

实验目的：了解相敏检波器的工作原理和工作情况。

实验原理：相敏检波利用参考端电压的极性不同，导致输入—输出相位发生改变的原理。

实验过程：直流控制实验。直流控制；观察相敏检波器的输入、输出波形的相位和幅值关系；交流控制实验。音频0°输出到相敏检波器输入端；音频0°输出经移相器到相敏检波器交流控制端；调整移相器使两信号同相位；观察相敏检波器的输入、输出波形；低通滤波。相敏检波器的输出经滤波器接到F/V表；调整音频振荡幅度，观察相敏检波器的输出波形和F/V表读数关系；输入信号反相后重复上述观测。可见，相敏检波器、移相器、低通滤波器组合后可用来测量交流信号的幅值；

测出相敏检波器的输入电压峰峰值和输出直流电压的关系。一、相敏检波器、移相器实验注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；由于作为电子开关的场效应管3DJ7H性能所限，相敏检波器输出有两个半波不一样的现象；W151KR52.2K513264R222KR130KR330KA1A2R430K场效应管3DJ7HINOUT12345AC6DC注意事项：W151KR52.2K513264R222K二、金属箔式应变片——交流电桥

实验目的：了解交流供电的四臂应变片电桥的工作原理、特点及其应用。

实验原理：原理同直流电桥，但供桥电源为交流，差放的输出值也为交流电压。

实验过程：差动放大器调零；交流电桥测量电路连接，如下图所示；调整移相器使F/V读数最大；调整电桥平衡；记录实验结果；电子秤实验；二、金属箔式应变片——交流电桥4KHz(0°)4KHz（LV）VPP＝10～20VW2CW1R2R1R3R4rV4KHz(0°)4KHz（LV）W2CW1R2R1R3R4r注意事项：关掉电源接线。注意电源不能短接，接线完成上电时先检查电源线是否短接；将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作；组桥时注意区别各应变片的工作状态与方向，应变方向相同的接相对桥臂，应变方向不同