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1、基本传感器实验报告篇一：传感器实验报告传感器实验报告 题 目： 院 别：专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：二一四年六月八日 传感器部分 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、 基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。 金属的电阻表达式为：R?l（1） S当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长?l，横截面积相应减小?S，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变?，故引起电阻值变化?R。对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有：?R?l?S?（2） ?RlS?式
2、中的?l为电阻丝的轴向应变，用?表示，常用单位?（1?=110?6）。若径向应变为?r，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比?表示为?，因为?S=2（?r），则（2）（?l）式可以写成：?R?l?l?l（3）?1?2?）?（1?2?k0Rl?lll式（3）为“应变效应”的表达式。k0称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，k0受两个 因素影响，一个是（1+2?），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是?），是材料的电阻率?随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则k0?1?2?，对半导体，k0值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变
3、化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数k0=2左右。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值?，而根据应力应变关系：?E? （4）式中测试的应力；E材料弹性模量。可以测得应力值。通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。 三、需用器件与单元传感器实验箱（一）中应变式传感
4、器实验单元、砝码、智能直流电压表（或虚拟仪表中直流电压表）、15V电源、5V电源，传感器调理电路挂件。四、实验内容与步骤1应变片的安装位置如图1-1所示，应变式传感器已装在传感器实验箱（一）上，传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4，可用万用表测量R1=R2=R3=R4=350。 R4 R3R1R2图1-1 应变式传感器安装示意图2把?15V直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验挂箱，检查无误后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节Rw3使之大致位于中间位置（Rw3为10圈电位器），再进行差动放大器调零，方法为：将差动放大器的正、负输入端与地短接，输出端Uo2接直流电压
5、表，调节实验模板上调零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源开关。（注意：当Rw3的位置一旦确定，就不能改变。）图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图3按图1-2将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥，（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源5V，如图1-2所示。检查接线无误后，合上直流稳压电源开关，调节Rw1，使直流电压表显示为零。4在砝码盘上放置一只砝码，待直流电压表数值显示稳定后，读取数显值，以后每次增加一个砝码并读取相应的测量值，直到200g砝码加完，记下实验结果填入表1
6、-1，关闭电源。表1-1单臂电桥输出电压与所加负载重量值5 根据表1-1计算系统灵敏度S?U/?W（?U输出电压的变化量，?W重量变化量） 和非线性误差f1=m/yFS 100 式中?m（多次测量时为平均值）为输出值与拟合直线的最大偏差：yFS 满量程输出平均值,此处为200g。五、实验注意事项1不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2电桥的电压为5V，绝不可错接成15V，否则可能烧毁应变片。3“传感器调理电路”实验挂箱中有两组?15V电源，位于“差动变压器实验”单元的?15V电源负责对“差动变压器实验”单元、“应变片传感器实验”单元、“移相器”单元、“相敏检波”单元、“压
7、电式传感器实验”单元和“低通滤波”单元供电，位于“电容式传感器实验”单元的?15V电源只给本单元供电。注意：两组电源不要一起连接，否则对实验效果会有影响。 六、思考题1单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 答：应选用正应变片。 七、实验报告要求1记录实验数据，并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。 2从理论上分析产生非线性误差的原因。1、答：由实验数据可得出一下单臂电桥时传感器的特性曲线： 2、答：产生非线性误差的原因：（1）存在温漂；（2）电阻变化率?R/R不可能完全成线性增加。 实验十三 光电转速传感器测速实验一、实验目
8、的了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。 二、基本原理光电式转速转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，由于转盘上有相间的6个孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。 三、需用器件与单元光电转速传感器、直流电源5V、转动源及224V直流电源、智能转速表。 四、实验步骤1光电转速传感器已经安装在传感器实验箱（二）上。 2将+5V直流源加于光电转速传感器的电源端。 3将光电转速传感器的输出接到面板上的智能转速表。4将面板上的030V稳压电源调节到5 V，接
9、入传感器实验箱（二）上的转动电源处。 5调节转动源的输入电压，使转盘的速度发生变化，观察转速表上转速的变化。6调节转动源的输入电压，使转盘的转速发生变化，把界面切换到示波器状态，观察传感器输出波形的变化。 五、注意事项1转动源的正负输入端不能接反，否则可能击穿电机里面的晶体管。 2转动源的输入电压不可超过24V，否则容易烧毁电机。3转动源的输入电压不可低于2V，否则由于电机转矩不够大，不能带动转盘，长时间也可能烧坏电机。 六、思考题根据上面实验观察到的波形，分析为什么方波的高电平比低电平要宽。原因：霍尔传感器当感应到磁场作用时输出则为低电平，没有感应到磁场作用时输出则为高电平。因为转盘上的磁块
10、直径较小，而磁块与磁块之间的间距较大，故输出的方波的高电平比低电平要宽。篇二：传感器实验报告实验一金属箔式应变片全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点二、基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值?R1?R2?R3?R4时，其桥路输出电压Uo3?EK?。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。四、实验步骤1.根据接线示意图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 4.应变片全桥实验 实验曲线如
11、下所示： 分析：从图中可见，数据点基本在拟合曲线上，线性性比半桥进一步提高。 5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差?。U=141.2mv， W=140g； 所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g;?m=0.1786g， yFS=140g，?4010?0% 0?0.1786/16.利用虚拟仪器进行测量 实验曲线如下所示： 五、思考题 1.测量中，当两组对边电阻值R相同时，即R1=R3，R2=R4，而R1R2时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。 答：（2）不可以。2.某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，能否及如何利用四组应变片组成电桥，是否需要外加电
12、阻。答：能够利用它们组成电桥。对于左边一副图，可以任意选取两个电阻接入电桥的对边，则 输出为两倍的横向应变，如果已知泊松比则可知纵向应变。对于右边的一幅图，可以选取R3、R4接入电桥对边，则输出为两倍的纵向应变。两种情况下都需要接入与应变片阻值相等的电阻组成电桥。3.金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，根据实验结果和理论分析，阐述原因，得出相应的结论。答：根据实验结果可知： 灵敏度： 全桥半桥单臂 非线性度：单臂单桥全桥 理论上：灵敏度： 单臂 S? 非线性度：单臂?EE，半桥 S? ，全桥 S?E。 42K?100%，半桥 ?0，全桥 ?0。2
13、?K?因为全桥能使相邻两臂的传感器有相同的温度特性，达到消除温度误差的效果。同时还能消除非线性误差。结论：利用差动技术，能有效地提高灵敏度、降低非线性误差、有效地补偿温度误差。4.金属箔式应变片的温度影响如何消除金属箔式应变片的温度影响？ 答：利用温度补偿片或采用全桥测量。实验二差动变压器的性能实验一、实验目的了解差动变压器的工作原理和特性。二、基本原理差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有两段式和三段式，本实验采用三段式。当被测物体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化。将两只次级反向
14、串接，引出差动电势输出。其输出电势反映出被测物体的移动量。三、实验器材主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、万用表、导线等。四、实验步骤1.按照接线图连接线路。2.差动变压器L1的激励电压从主机箱中的音频振荡器的Lv端引入，音频振荡器的频率为45KHz，输出峰峰值为2V。3.松开测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套使变压器次级输出的Vp-p较小。然后拧紧螺钉，仔细调节测微头的微分筒使变压器的次级输出Vp-p为最小值（零点残余电压），定义为位移的相对零点。4.从零点开始旋动测微头的微分筒，每隔0.2mm从示波器上读出示波器的输出电压Vp-p，记入表格中。一个方向结束后，退到零点反方向做相同的实验。5.根据测得数据画出Vop-p X曲线，做出位移为1mm、3mm时的灵敏度和非线性误差。数据表格如下：实验曲线如下：分析：从图中可见，曲线基本呈线性，关于x=0对称的，在零点时存在一个零点误差。?X?1mm ，S?U/?X?80.3672mv/mm；X=1mm 时， ?U?80.3672mv ，?x?0.0113mm ， yFS?2mm ，?x/yFS?100%?0
