传感实验报告

《传感器与自动检测技术》

实验报告

院别：机电学院

专业：机械电子工程

姓名：

学号：2008094243039

实验地点：测控与仪器实验室

指导教师：

日期：2011.4.19~2011.4.26

目录

实验一金属箔式应变片―单臂、半桥及全桥性能实验 (3)

一、实验目的： (3)

二、基本原理： (3)

三、需用器件与单元： (3)

四、实验步骤： (3)

五、实验数据与分析： (5)

重量与电压 (5)

六、实验结论： (6)

实验二电容式传感器的位移特性实验 (7)

一、实验目的： (7)

二、基本原理： (7)

三、需用器件与单元： (7)

四、实验步骤： (7)

五、实验数据与分析： (8)

六、实验结论： (9)

实验三光电转速传感器测速实验 (10)

一、实验目的： (10)

二、基本原理： (10)

三、需用器件与单元： (10)

四、实验步骤： (10)

五、实验数据与分析： (10)

六、实验结论： (11)

实验一金属箔式应变片―单臂、半桥及全桥性能实验

一、实验目的：

1、了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

2、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。

3、了解全桥测量电路的优点。

二、基本原理：

电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为

电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4，半桥输出电压U o1= EKε/2，全桥输出电压U o1= EKε。

三、需用器件与单元：

应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V 电源、±5V电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：

1、安装传感器

2、分别按照下图连接电路图：

3、差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控

台面板上数显表输入端V i 相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零。

4、连接应变片，调节R W1，使数显表显示为零。

5、在电子称上依次增加砝码和读取并记录相应的数显表值。 五、

实验数据与分析：

重量与电压

系统灵敏度与非线性误差

六、实验结论：

单臂电路稳定性较差，非线性误差和温度误差较大，灵敏度较低；半桥电路稳定性一般，非线性误差和温度误差适中；全桥电路稳定性较好，非线性误差和温度误差较小，灵敏度较高。

七、实验心得：

课程知识的实用性很强，因此实验就显得非常重要，我们做了金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较,悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试三个实验。刚开始做实验的时候，由于自己的理论知识基础不好，在实验过程遇到了许多的难题，也使我感到理论知识的重要性。但是我并没有气垒，在实验中发现问题，自己看书，独立思考，最终解决问题，从而也就加深我对课本理论知识的理解，达到了“双赢”的效果。

实验中我学会了单臂单桥、半桥、全桥的性能的验证；用振动测试的方法，识别一小阻尼结构的（悬臂梁）一阶固有频率和阻尼系数；掌握压电加速度传感器的性能与使用方法；了解并掌握机械振动信号测量的基本方法；掌握测试信号的频率域分析方法；还有了解虚拟仪器的使用方法等等。实验过程中培养了我在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德，例如团队精神、交流能力、独立思考、测试前沿信息的捕获能力等；提高了自己动手能力，培养理论联系实际的作风，增强创新意识。

实验二 电容式传感器的位移特性实验

一、

实验目的：

了解电容式传感器结构及其特点。 二、

基本原理：

利用平板电容C ＝/s d ε和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、S 、d 中三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ε变）测微小位移（变d ）和测量液位（变S ）等多种电容传感器。变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别敏感，测量精度受到影响，而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系，（但实际由于边缘效应的影响，会引起极板间的电场分布不均，导致非线性问题仍然存在，且灵敏度下降，但比变极距型好得多。）成为实际中最常用的结构，其中线位移单组式的电容量C 在忽略边缘效应时为：

(

)

2

1

2ln r r l C πε=

（1）

式中 l ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；

12r r 、——外圆筒内半径和内圆柱外半径。 当两圆筒相对移动l ∆时，电容变化量C ∆为：

(

)

()(

)

(

)

2

2

2

1

1

1

222ln ln ln r r r r r r l l l l l C C l

πεπεπε-∆∆∆∆=

-

=

= （2）

于是，可得其静态灵敏度为：

()()()()()222

111224/ln ln ln g

r r r r r r l l l l C

k l l πεπεπε

⎡⎤+∆-∆∆==-∆=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦ （3）

可见灵敏度与，1

2

r r 有关，12r r 与越接近，灵敏度越高，虽然内外极筒原始覆盖

长度l 与灵敏度无关，但l 不可太小，否则边缘效应将影响到传感器的线性。 三、

需用器件与单元：

电容传感器、传感器实验箱（一）、传感器调理电路挂件、测微头、直流稳压源。智能直流电压表（或虚拟仪表中直流电压表） 四、

实验步骤：