传感器实验报告-2

传感器技术实验传感器技术实验报告目录实验二电阻应变式传感器实验实验七热电式传感器热电偶实验十三霍尔式传感器的直流激励特性实验十九电容式传感器特性实验二电阻应变式传感器实验实验目的熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用，比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度，比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度，通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理。实验内容单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路，半导体应变式传感器位移测量电路。三．实验原理应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时，；当二个应变片组成差动状态工作，则有；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，。由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。四．实验步骤1．调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。＋4VR＋4VRR2－4VR3R1WD＋－V图（1）测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点，向上和向下移动各6mm，测微头每移动1计算各种情况下测量电路的灵敏度S。表1金属箔式电阻式应变片单臂电桥位移x（mm）-6-5-4-3-2-10123456输出U0（mV）-160-129-103-89-53-212285283122148163平均灵敏度S（mV/mm）26．92表2金属箔式电阻式应变片双臂电桥位移x（mm）-6-5-4-3-2-10123456输出U0（mV）236180123590-53-108-163-222-282-339平均灵敏度S（mV/mm）57.5表3金属箔式电阻式应变片双差动全桥电桥位移x（mm）-6-5-4-3-2-10123456输出U0（mV）-394-330-260-190-129-75-255125185252325385平均灵敏度S（mV/mm）64．92表4半导体应变片双臂电桥位移x（mm）-6-5-4-3-2-10123456输出U0（mV）558040502610129010-980-2370-3770-5300-6810-8360平均灵敏度S（mV/mm）1394五．思考及讨论1．单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥的灵敏度之间有什么区别及联系。答：单臂电桥只接一个电阻应变片，双臂电桥接两个电阻应变片，双差动全桥接了四个电阻应变片，且按它们的受力方向接成差动形式。接入电阻应变片数目越多，其灵敏度越大。2．金属箔式电阻式应变式传感器与半导体电阻应变式传感器的灵敏度哪个大哪个小？答：由试验数据可得,半导体电阻应变式传感器的灵敏度大，金属箔式电阻式应变式传感器的灵敏度小。实验七热电式传感器――热电偶一、实验目的：观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。二、实验原理：热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或0℃三、实验所需部件：热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）四、实验步骤：1．打开电源，差动放大器增益放100倍，调节调零电位器，使差放输出为零。2．差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输出调零。3．随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不再上升时（达到相对的热稳定状态），记录电压表读数。4．本仪器上热电偶是由两支铜－康铜热电偶串接而成，（CSY10B型实验仪为一支K分度热电偶），热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。E（t,to）=E（t,t1）+E（t1,to）实际电动势测量所得电势温度修止电动势式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，to为热电偶参考端温度为0℃，t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜－康铜热电偶分度表，求出加热端温度t5.CSY10B型实验仪的K分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示℃温度值。五、注意事项：因为仪器中差动放大器放大倍数≈100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值。K分度热电偶铜―康热电偶分度 （自由端温度0℃工作端温度0123456789de/dt（vu）00.00000.0390.0780.1160.1550.1940.2340.2730.3120.35238.6100.3910.4310.4710.5100.5500.5900.6300.6710.7110.75139.5200.7920.8320.8730.9140.9540.9951.0361.0771.1181.15940.4301.2011.2421.2841.3251.3671.4081.4501.4921.5341.57641.3401.6181.6611.7031.7451.7881.8301.8731.9161.9582.00142.4502.0442.0872.1302.1742.2172.2602.3042.3472.3912.43543.0602.4782.5222.5662.6102.6542.6982.7432.7872.8312.87649.8703.9202.9653.0103.0543.0993.1443.1893.2343.2793.32544.5803.3703.4153.4913.5063.5523.5973.6433.6893.7353.78145.3903.8273.8733.9193.9654.0124.0584.1054.1514.1984.24446.01004.2914.3384.3854.4324.4794.5294.5734.6214.6684.71546.8六．实验结果测得数据为0.7，假定实验室的室温为28摄氏度，查表可得为1.118。则0.7+1.118＝1.288V，查表得温度为32实验十三霍尔式传感器的直流激励特性一、实验目的了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。二、实验内容霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场汇总的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三、实验内容直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。图17四、实验步骤1.按图17接线，装上测微头，调节震动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。差动放大器增益适度。开启电源，调节电桥WD,使差放输出为零。上、下移动振动台