传感器实验指导书

目录

目录 (1)

实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (3)

实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (6)

实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (8)

实验四直流全桥的应用——电子称实验 (10)

实验五移相实验 (11)

实验六相敏检波实验 (12)

实验七交流全桥性能测试实验 (15)

实验八交流激励频率对全桥的影响 (17)

实验九交流全桥振幅测量实验 (18)

实验十扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 (19)

实验十一差动变压器性能实验 (21)

实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验 (23)

实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (24)

实验十四差动电感式传感器位移特性实验 (25)

实验十五电容式传感器的位移特性实验 (27)

实验十六电容传感器动态特性实验 (29)

实验十七直流激励时霍尔传感器的位移特性实验 (30)

实验十八交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (31)

实验十九霍尔测速实验 (32)

实验二十磁电式传感器的测速实验 (33)

实验二十一压电式传感器振动实验 (34)

实验二十二电涡流传感器的位移特性实验 (36)

实验二十三被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (38)

实验二十四电涡流传感器转速测量实验 (39)

实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (40)

实验二十六光纤传感器位移特性实验 (41)

实验二十七光纤传感器的测速实验 (43)

实验二十八光电转速传感器的转速测量实验 (44)

实验二十九智能调节仪温度控制实验 (45)

实验三十集成温度传感器的温度特性实验 (48)

实验三十一铂热电阻温度特性测试实验 (50)

实验三十二K型热电偶测温实验 (52)

实验三十三E型热电偶测温实验 (55)

实验三十四PN结温度特性测试实验 (57)

实验三十五气敏（酒精）传感器实验 (59)

实验三十六气敏（可燃气体）传感器实验 (60)

实验三十七湿敏传感器实验 (61)

实验三十八F/V转换实验 (62)

实验三十九智能调节仪转速控制实验 (63)

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的

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。 二、实验仪器

双杆式悬臂梁应变传感器、托盘、砝码、数显电压表、±5V 电源、差动放大器、电压放大器、万用表（自备） 三、实验原理

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

ε⋅=∆k R

R

（1-1） 式中

R

R

∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数；

l

l

∆=

ε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组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。

图1-1 双杆式悬臂梁称重传感器结构图

通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R6=R7=R8=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压

R

R

R

R E U ∆⋅+∆⋅

=

211/40 （1-2） E 为电桥电源电压；

式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021⋅∆⋅-

R

R 。

图1-2 单臂电桥面板接线图

四、实验内容与步骤

1．悬臂梁上的各应变片已分别接到调理电路面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。

2．按图1-2只接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接数显电压表（选择2V 档），开启直流电源开关。将“差动放大器”增益电位器与“电压放大器”增益电位器调至最大位置（顺时针最右边），调节调零电位器使电压表显示为0V 。关闭直流开关电源。（两个增益调节的位置确定后不能改动）

3．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R6、R7、R8构成一个单臂直流电桥。电桥输出接到“差动放大器”的输入端，电压放大器的输出接数显电压表。预热五分钟。

4．加托盘后调节Rw2使电压表显示为零。

5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g 砝码加完，记录实验数据填入表1-1。

6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

五、实验报告

1．根据实验所得数据计算系统灵敏度S ＝ΔU/ΔW （ΔU 输出电压变化量，ΔW 重量变化量）；

2．计算单臂电桥的非线性误差δf1=Δm/y F.S ×100％。

式中Δm 为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；y F ·S 为满量程（200g ）

输出平均值。

六、注意事项

实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。因此，加在传感器上的压力不应过大（称重传感器量程为0.5Kg），以免造成应变传感器的损坏！