传感器静态性能测试

实验传感器的静态特性测定实验

1、实验目的：

1.1、进一步了解电感、电容、电阻应变片式传感器的工作原理。

1.2、用手动法和计算机辅助法测定三种传感器的静态特性。

2、预习要求：

2.1、掌握课堂教学中已讲述的电感、电容、电阻应变片三种传感器的工作原理。

2.2、了解上述传感器对电路的要求。

2.3、预习本实验指导书内容。

3、实验仪器:

本实验所用的仪器有ＣＳＹ－９６８型传感器系统实验仪和计算机。ＣＳＹ－９６８型传感器系统实验仪主要分三个部分：试验台部分、激励源及示波部分、信号处理电路部分。

试验台部分设有应变式、差动变面积电容式、差动螺管电感式（差动变压器）、半导体霍耳式、电涡流式、压电式、磁电式、热电偶等各类传感器。位移可通过激振器驱动梁的振动（动态实验）和旋转测微头（静态实验）来实现。

激励源及示波部分由0.4～10KHz、1～30Hz信号发生器，直流稳压电源及单踪示波器组成。

信号处理电路部分有：电桥、电荷放大器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、电荷放大器、低通滤波器、数字式电压表等。

计算机为４８６以上机型即可。

4、实验仪器使用的注意事项:

4.1、本实验仪器试验台部分安装有多种传感器，请不要用手触摸，以免损坏。

4.2、本实验采用的迭插式接线应尽量避免拉扯，以防折断或造成接触不良。

4.3、不要将各电源、信号发生器引出的线对地（⊥）短路。仪器上所有的（⊥）已内

部连通。

4.4、连接实验仪输出端口到计算机A/D板输入口时，注意线端的+、—标号。

4.5、各信号处理电路虽有短路保护，但避免长时间短路。

4.6、0.4～10KHz信号发生器接低阻负载（小于100Ω）时，必须从LV接口引出。

4.7、改换电路时，应先将电源关闭。

5、实验内容及步骤：

5.1、电阻应变片式传感器静态特性试验：

⑴所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、应变片式传感器、电压表。

⑵有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到±2V档，电压表打到2V档，差动放大器单元的增益打到最大（顺时针方向旋到底）。

⑶将差动放大器调零：如图1所示，用迭插式实验线将差放的正负输入端与地端连接起来，差放的输出端接到电压表（DVM）的输入端“＋”，调整差放单元的调零旋钮使电压表数显读数为零。（注：调好零后就不要随意动了）。

⑷全桥电路的连线：按图2接线，图中R1、R2、R3、R4均为工作片，其标称阻值全部为350Ω，ｒ与RD为调平衡网络。注意：接电路时，应区别各应变片的工作状态方向，R1和R3工作状态相同，R2和R4工作状态相同；差放的“＋”、“－”不能接错。

⑸调零及调满：经检查确认接线无误后，将直流稳压电源打到8V档，差放增益旋至中间位置, 然后调整电桥平衡电位器RD，使电压表数显读数为零。（需预热几分钟数字显示才能稳定下来）。再将10只砝码（20g/只）全部放在托盘上，调节差放增益，使数显读数为0.40V或-0.40V,作为满量程输出值。满量程与零位需反复调整，直到满意为止。

⑹测量与读数：在传感器托盘上放一只砝码，记下此时的电压读数，然后每增加（或减少）一只砝码记下一个数值，并将这些数值填入表1。

⑺半桥：将电源开关关掉，把图2中的某两个工作片换成固定电阻（电桥单元上

R1=R2=R3=350Ω），接成半桥电路(注意工作片的拉、压状态)。检查无误后，接通电源，用r和RD调平衡网络调好零点，差放增益保持不变，测出读数，记入表1。

⑻单臂：关掉电源，将图2连成单臂电路，即只有一个工作片，其余三个桥臂上为固定电阻检查无误后，打开电源，用r和RD调好零点，差放增益保持不变，测出读数，记入表1。

注意事项：

①在更换电路时应将电源关闭，只有在确保接线无误后，方可接通电源。

②直流稳压电源不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。

③为了比较应变片单臂、半桥、全桥电路的电压灵敏度，桥路所加稳定电压及差动放大器增益均应保持不变。

5.2、差动变压器的静态特性测试

用手动法测量：

⑴所需单元和部件：音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、测微头、电桥、电压表、示波器。

⑵有关旋钮初始位置：利用示波器观察音频振荡器输出信号的大小，调整音频振荡器频率和幅度旋钮，使输出信号的频率为4KHz，幅值为2V，作为差动变压器的激励电压。(即示波器上X、Y增益右旋到底，扫描微调左旋到底，Y衰减处于10，X扫描频率为100时，观测波形，则Y峰-峰=7.5小格，X=4小格/周期。)电压表打到20V档。

⑶将差动放大器调零：如图1所示，用迭插式实验线将差放的正负输入端与地端连接起来，差放的输出端接到电压表（DVM）的输入端“＋”，调整差放单元的调零旋钮使电压表数显读数为零。（注：调好零后就不要随意动了）。

(4) 连线：按图3接好线路，检查无误后，打开电源。

(5) 调零：调整螺旋测微头至8mm处，这时差动变压器铁芯大约处于线圈的中段位置，利用电压表观测信号大小，调节平衡电位器RD、RA，使电压表读数为零。

(6) 调满：螺旋测微器上行或下行5mm，调整移相器，使电压表读数最大，调节差放增益，使电压表指示为5v，作为全程满刻度读数。注意：调零及调满要反复调。

(7) 测量与读数：旋转测微头至8mm处，再每隔0.5mm，测量一个数据，记入表2。

用计算机辅助法测量：

将上述所需单元和部件中的电压表改为计算机。

(1) 按上述手动法完成实验步骤（２）—（６），关闭实验仪电源。

(2) 连接实验仪输出端口到计算机A/D输入线，注意线端的+、—标号。

(3) 顺序打开实验仪、计算机电源，单击计算机桌面“506实验”图标，进入实验教学与

管理系统。

(4) 单击进入实验教学模块选择“学生实验”功能，输入学号、姓名、同组人，然后选择“机械工程测试”课程及实验项目“传感器静态特性测试”，在屏幕提示下完成数据的自动采集与处理过程，软件以图形和数据方式给出实验结果。

注意事项：

①差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电流输出插口（LV插口）输出。