《传感器的与自动的检测技术及实指导书》[文档]

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1、实用标准文案 精彩文档 传感器与自动检测技术实验指导书 红河学院工学院自动化系 实用标准文案 精彩文档 目录 实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验 实验二金属箔式应变片半桥性能实验 实验三金属箔式应变片全桥的应用电子秤实验 实验四金属箔式应变片温度影响实验 实验五电容式传感器的位移特性实验 实验六压阻式压力传感器的压力测量实验 实验七霍尔式传感器的位移特性实验 实验八霍尔式传感器的应用电子秤实验 实验九电涡流传感器位移特性实验 实验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 实验十一被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 实验十二电涡流传感的应用电子秤实验 实验十三光纤传感器的位移特性实验

2、实验十四光纤传感器测速实验 实验十五 Cu50温度传感器的温度特性实验 实验十六 Pt100热电阻测温特性实验 实验十七 K型热电偶测温性能实验 实验十八 E型热电偶测温性能实验 实用标准文案 精彩文档 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、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： KRR/ 式中RR/为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，ll / 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

3、被测部位的受 力状态变化，电桥的作用是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。单臂电桥输出电压UO14/EK。 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、15V 电源、 4V电源、万用表（自备）。 四、实验步骤： 1、根据图 1-1 应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的 左上方的 R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3= R4=350 ，加热丝阻值为50左右。 2、接入模块电源 15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验 模块调节增益电位器Rw3

4、顺时针调节大致到中间位置， 再进行差动放大器调零， 方法为将差放 的正、负输入端与地短接，输出端Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连，调节实 验模块上调零电位器Rw4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档） 。关闭主控箱电 源。 应变片 引出线 固定垫圈 固定螺丝 限程螺丝 模块 弹性体 托盘 加热丝 应变片 图 1-1 应变式传感器安装示意图 实用标准文案 精彩文档 3、将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂 与 R5、R6、R7接成直流电桥（ R5、R6、R7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥 路电源 4V（从主控箱

5、引入）如图1-2 所示。在电子秤上放上托盘，检查接线无误后，合上 主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。 4、在电子秤上放置一只砝码，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。记下实验结果填入表一，关闭电源。 表一单臂电桥输出电压与加负载重量值 重量（ g） 电压（ mv） 5 、根据表一计算系统灵敏度S，S=Wu/（u 输出电压变化量；W 重量变化量）计 算线性误差：f1=ym/F ? S100% ，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线 的最大偏差： yF ? S满量程输出平均值，此处为200g。 五、思考题： 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变

6、片应选用： （1）正（受拉）应变片（ 2）负（受压）应变 片（3）正、负应变片均可。 +4V -4V 接主控箱 电源输出 接主控箱 电源输出 接主控箱 电源输出 图 1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图 接数显表 Vi地 加热 实用标准文案 精彩文档 实验二金属箔式应变片半桥性能实验 一、实验目的： 比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二、基本原理： 不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高， 非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=2/EK。 三、需要器件与单元： 同实验一。 四、实验步骤： 1、传感器安装同实验一。做实验（一）2

7、的步骤，实验模块差动放大器调零。 2、根据图 2-1 接线。 R1、R2为实验模块左上方的应变片，注意R2应和 R1受力状态相反， 即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入 桥路电源 4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，实验步骤3、4 同实验一中 4、5 的步 骤，将实验数据记入表二，计算灵敏度S=Wu /，非线性误差f2。若实验时无数值显示说 明 R2与 R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。 表二半桥测量时，输出电压与加负载重量值 重量（ g） 电压（ mv） 五、思考题： 1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在

8、：（1）对边（ 2）邻边。 2、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2） 应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。 接主控箱电 源输出 接主控箱电 源输出 接数显表 Vi地 图 2-1 应变式传感器半桥实验接线图 实用标准文案 精彩文档 实验三金属箔式应变片全桥的应用电子秤实验 一、实验目的： 了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。 二、基本原理： 电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的 电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（ g）即成为一台原始电子秤。 三、需用器件与单元： 应变式传感器实验模块、应变式传感

9、器、砝码、15V 电源、 4V电源。 四、实验步骤： 1、按实验一中 2 的步骤将差动放大器调零：按图1-4 全桥接线，合上主控箱电源开关调 节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V。 2、将 10 只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节），使数 显表显示为 0.200V（2V档测量）或 -0.200V 。 3、拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw4（零位调节），使数显表显示为0.000V 或 -0.000V 。 4、重复 2、3 步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V 改为重量量纲g，就可 称重，成为一台原始的电子秤。 5、把砝码依次放在托盘上，填入下表

10、： 重量（ g） 电压（ mv） 6、根据上表计算误差与非线性误差。 图 1-4 实用标准文案 精彩文档 实验四金属箔式应变片温度影响实验 一、实验目的： 了解温度对应变片测试系统的影响。 二、基本原理： 电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝的温度系数，应 变栅线膨胀系数与弹性体（或被测试件）的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此当温度 变化时，在被测体受力状态不变时，输出会有变化。 三、需用器件与单元： 应变传感器实验模块、数显表单元、直流源、加热器（已贴在应 变片底部） 四、实验步骤： 1、保持实验三实验结果。 2、将 200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一整数Uo1。

11、3、将 5V 直流稳压电源（主控箱）接于实验模块的加热器插孔上，数分钟后待数显表电 压显示基本稳定后，记下读数Uot，UotUo1即为温度变化的影响。计算这一温度变化产生的相 对误差%100 1 ot oot U UU 。 五、思考题： 1、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法？ 2、应变式传感器可否用于测量温度？ 实用标准文案 精彩文档 实验五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dAC/和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路 可以选择、A、d 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（变

12、） 、测微小位移（ d 变）和测量也为（ A变）等多种电容传感器。 三、需用器件与单元： 电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、相敏检波、滤波模 块、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图 5-1 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模块，实验线路见图5-2。 3、将电容传感器实验模块的输出端Vo1与数显表单元 Vi相接（插入主控箱Vi孔） ，Rw调 节到中间位置。 接主控箱电源输出 接 主 控 箱 数 显 表 Vi 地 图 5-2 电容传感器位移实验接线图 图 5-1 电容传感器安装示意图 实用标准文案 精彩文档 4、接入 15

13、V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.2mm （参考测量间 隔）记下位移 X与输出电压值，填入表4-1。 表 5-1 电容传感器位移与输出电压值 X（mm ） V（mv ） 5、根据表 5-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差f。 五、思考题： 试设计利用的变化测谷物湿度的传感器原理及结构。能否叙述一下在设计中应考虑哪 些因素？ 实验六压阻式压力传感器的压力测量实验 一、实验目的： 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理： 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或 N型电阻条， 接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应

14、力，电阻条的电阻率产生很大 变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的 压力变化。 三、需用器件与单元： 压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器 实验模块、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源4V、15V。 四、实验步骤： 1、根据图 6-1 连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好。 储气箱 压缩泵 220AC K3 调气阀 快速接头 三通 压力传感器 显示单元 处理电路 低压端高压端 主控箱内部 外接部分 流 量 计 单 相 阀 图 6-1 压阻式压力传感器测量系统 压力显示 实用标准文案 精彩文档 将

15、硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内 压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器接通。这里选用的差压传感器两只气咀 中，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模块连接见图2-2，压力传感器有 4 端：3 端接 +4V电源，1 端接地线， 2 端为 Uo+，4 端为 Uo- 。1、2、3、4 端顺序排列见图 6-2。端接线颜 色通过观察传感器引脚号码判别。 2、实验模块上 Rw2用于调节零位， Rw1可调节放大倍数，按图6-2 接线，模块的放大器输 出 Vo2引到主控箱数显表的Vi插座。将显示选择开关拨到20V档，反复调节 Rw2（Rw1旋到满度 的

16、 1/ 3, Rw3旋到满度的中间位置）使数显表显示为零。 3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。 4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子向上浮起悬 于玻璃管中。 5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。 6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在520KP之间每上升 1KP分别读取压力表 读数，记下相应的数显表值列于表6-1。 表 6-1 压力传感器输出电压与输入压力值 P（KP ） VO（p-p ） 7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。 8、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入10KPa 气压，调节 Rw2（低限调节）使数显表显示1.00V，当输入 20KPa气压，调节 Rw1（高限调节） 使数显表显示 2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。 接主控箱电源输出 Vi 地 接 主 控 箱 数 显 表 正 面 地 1 2 3 4 oV oV sV 高 压 咀 低 压 咀 图 6-2 压力传感器压力实验接线图 实用标准文案 精彩文档 实验七霍尔式传