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传感器原理
实
验
指
导
书
实验一电阻传感器
实验目的
了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。
验证单臂电桥的输出特性。
实验设备
CSY—998B传感器系统实验仪
所需电路单元:直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、F/V表、主、副电源。
旋钮的初始位置:
直流稳压电源打到±2V档,F/V表打到2V档,差动放大增益最大。
实验原理
本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。
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,当测试体受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻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ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4,当使用一个应变片时,∑R=ΔR/R;当二个应变片组成差动状态工作,则有∑R=2ΔR/R;用四个应变片组成二个差动状态工作,且R1=R2=R3=R4=R, ∑R=4ΔR/R。
实验步骤
解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表各贴二片受力应变片。
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。
根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻;R4=RX为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档,F/V表置20V档。开启主、副电源,调节电桥平衡网络中的W1,使F/V表显示为零,等待数分分钟后将F/V表置2V档,再调电桥W1(慢慢地调),使F/V表显示为零。
图1
在传感器上放上一只砝码,记下此时的电压数值,然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度S=ΔV/ΔW,并作V-W关系曲线,ΔV为电压变化率,ΔW为相应的重量变化率。
重量
(Q)
电压(mv)
实验报告
画出单臂的V-W曲线,计算出灵敏度。
分析讨论本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求?
注意事项:
1. 电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在,仅作为一标记,让学生组桥容易。
2. 为确保实验过程中输出指示不溢出,可先将砝码加至最大重量,如指示溢出,适当减小差动放大增益,此时差动放大器不必重调零。
3. 做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小,以减少其对直流电桥的影响。
4. 电位器W1、W2,在有的型号仪器中标为RD、RA。
实验二线性霍耳传感器位移特性实验
一、实验目的
了解霍尔式传感器原理及特性
二、实验设备
CSY——998B传感器系统实验仪,双线示波器
所需电路单元:
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、V/F表、直流稳压电源、测微头。
三、实验内容
——直流激励
有关旋钮的初始位置:
差动放大器的增益旋到适中,电压表置20V档,直流稳压源为±2V。
实验步骤:
将差动放大器调零,方法是用导线将正负输入端连接起来,然后将输出端接到电压表的输入插口,调整差动放大器上的调零旋钮使表头指示为零。
按下图接线。W1、r为电桥单元中的直流平衡网络。
将测微头调至以霍耳片居中为准(10——12mm)。
调整电桥单元上的电位器W1,使电压表为零。
在传感器处于线性范围的起始处,先将测微头顺时针旋转两周(此时位移为1mm)再逆时针旋转测微头,
,并记录后填入下表中。
X(mm)





0
-
-
-
-
-
V(mv)
注意事项:
(1)激励电压不能任意过大,以免损霍耳片。
四、实验报告
,并求出灵敏度;
实验三传感器综合实验
实验目的
了解测振传感器的测振原理及在实际中的应用。
实验设备
CSY—998B传感器系统实验仪、示波器等
所需电路单元:根据所选择的传感器自己确定后续电路独立单元及部件。此过程需经老师检查并认可后才能进行下面的步骤。
旋钮初始位置:参照《CSY系列传感器系列实验指南》中后续电路独立单元的初始位置进行。
实验原理
明确自己所选择的测振传感器的测振原理、结构及在实验设备中的安装位置,如何正确操作。
实验步骤
1. 画出测振系统框图,并在框图上标明连线方