传感器实验

传感器实验

实验一金属箔氏应变片：单臂、半桥比较

一、实验目的：验证单臂半桥的性能及其相互关系。2、所需单元和组件：直流稳

压电源、差分放大器、电桥、f/V

头、双平衡梁、应变片、主、副电源。

米和千分尺

三、有关旋钮的初始位置：

差分放大器增益设置为最大。

直流稳压电源打到±2v档，f/v表打到2v

四、实验步骤

（1）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将

差动放大器的输出端与f/v表的输入插口vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的

增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使f/v表显示为零，关闭主、副电源。

（2）根据图1，接线R1、R2和R3是桥接单元的固定电阻。R4是应变计；将稳压电

源开关设置为±4V，F/V表设置为20V。调整测微计头，使其与双平行梁分离，打开主电

源和辅助电源，调整电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表设置为2V，然后（缓慢）调整电桥W1，使F/V表显示为零。

图1

（3）调整测微计头，使双平行光束处于水平位置（目视检查），并将直流稳压电源

转到±4V。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位计W1，使仪表显示为零（需要预热几分钟以稳定磁头）。

（4）旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值填入下表，然后关

闭主、副电源：位移（mm）15.40电压（mv）514.90814.401113.901413.401812.9022（5）保持放大器增益不变，将r3固定电阻换为与r4工作状态相反的另一应变片即取二片受力

方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥w1使f/v

表显示表显示为零，重复（4）过程同样测得读数，填入下表：

传感原理实验

位移（mm）15.40电压（mv）814.9015.014.4023.913.9031.013.4038.412.9046.4（6）在同一坐标纸上描出x-v曲线，比较二种接法的灵敏度。

从图中可以看出，第二种连接方式更好，灵敏度加倍

一、注意事项：

（1）（2）（3）在本实验中，放大器只能连接成差分形式，否则系统无法正常工作。（4）直流稳压电源±4V不应太大，以免损坏应变计或造成严重的自热效应。（5）连接整座桥梁时，请注意区分每一块的工作状态和方向。

二、思考：

（1）答：当直流稳压电源设置为+4V或-4V时，放大器增益保持不变。（2）

答：半桥相对于单臂的输出电压提高一倍，输出灵敏度也提高一倍。

二

传感原理实验

实验二：压电传感器动态响应实验

一、实验目的：了解压电式传感器的原理、结构及应用。

二、所需单元和设备：低频振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽

线、压电传感器、双线示波器、激振线圈、磁电传感器、f/v表、主、副电源、振动

平台。

三、关于旋钮的初始位置：低频振荡器的振幅旋钮设置为最小值，F/V表设置为F表

2khz档。

四、实验步骤：

（1）观察压电式传感器的结构，根据图7-1的电路结构，将压电式传感器，电荷放

大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路。并将低频振荡器的输出端

与频率表的输入端相连。

图7-1

（2）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈。

（3）调整示波器，将低频振荡器的振幅旋钮固定到最大值，调整频率，调整时用频

率计监测频率，用示波器读取峰值和峰值，并将其填入下表：F（Hz）V（P-P）

50.08770.286100.820221.915150.486170.249200.155220.123250.04（4）观察示波器另

一通道上磁电传感器的输出波形，与压电波形进行比较，观察波形相位差。

五、思考：

（1）根据实验结果，我们可以知道振动台的近似固有频率？A:大约16Hz。

（2）试回答压电式传感器的特点。

答：压电传感器是一种应用广泛的传感器，特别适用于动态测量。大多数加速度传感

器都是压电传感器。压电传感器的主要缺点是压电转换元件没有静态输出和高输出阻抗。

它需要一个高输入阻抗的前置放大器级作为阻抗匹配。

（3）比较磁电式传感器输出波形的相位差δφ大致为多少？为什么？

三

传感原理实验

实验三热电偶的原理和现象

一、实验目的：了解热电偶的原理及现象

二、所需装置和附件：-15V不可调直流稳压电源、差分放大器、f/V表

加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主副电源

三、旋钮初始位置：F/V表开关设置为2V，差分放大器增益最大。4、实验步骤：

（1）了解热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个

当触点温度不同时，电路中将产生电流。这种现象称为热电效应，产生电流的电动势

称为热电势。这两种不同金属的组合通常被称为热电偶。有关热电偶的具体原理，请参阅

教材。

（2）解热电偶在实验仪上的位置及符号，（参见附录）实验仪所配的热电偶是由铜

＿康铜组成的简易热电偶，分度号为t。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片

梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，

二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。（3）按图４接线、开启主、副电源，

调节差动放大器调零旋钮，使f／v表显示零，记录下自备温度计的室温。

图4

（4）将－15v直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察f／v

当显示值稳定时，记录F/V表的读数e。

（5）用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计

的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。

（6）根据热电势与热电偶温度的关系：EAB（T，to）=EAB（T，TN）+EAB（TN，to）