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1、 一 金属箔式应变片半桥搭建一、实训目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，掌握其接线方法。二、实训仪器：同项目一三、相关原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为 Uo=EK/2 = （2-1）E为电桥电源电压，式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。四、实训内容与操作步骤1应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。2差动放大器调零，参考实训项目一步骤2。3按图2-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边。4加托盘后电桥调零，参考实训项
2、目一步骤4。5在应变传感器托盘上放置一只砝码，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，计下数显表值，填入下表，关闭电源。表2-1重量(g)电压(mV)五、实训报告根据表2-1的数据，计算灵敏度L=U/W，非线性误差f2六、思考题引起半桥测量时非线性误差的原因是什么？ 图2-1 双臂电桥接线图二 金属箔式应变片全桥搭建一、实训目的：了解全桥测量电路的性能，掌握其接线方法。二、实训仪器：同项目一。三、相关原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图3-1，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：Uo=KE （3-1）
3、E为电桥电源电压，式3-1表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。四、实训内容与操作步骤1应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。2差动放大器调零，参考实训项目一步骤2。3按图 3-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两对应变片分别接入电桥的邻边。4加托盘后电桥调零，参考实训项目一步骤4。 图3-15在应变传感器托盘上放置一只砝码，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，计下数显表值，填入下表3-1，关闭电源。 图3-1 全桥电路接线图表3-1重量(g)电压(mV)五、实训报告根据记录表3-1的数据，计算灵敏度L=
4、U/W，非线性误差f3 三 扩散硅压阻压力传感器差压测量一、实训目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。二、实训仪器压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V、15V。三、相关原理在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，摩托罗拉公司设计出X形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。扩散硅压力传感器的工作原理：在X形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时，
5、在垂直电流方向将会产生电场变化，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo。 （4-1）式中d为元件两端距离。实验接线图如图4-2所示，MPX10有4个引出脚，1脚接地、2脚为Uo+、3脚接+5V电源、4脚为Uo-；当P1P2时，输出为正；P1P2时，输出为负。图4-1 扩散硅压力传感器原理图四、实训内容与操作步骤1接入+5V、15V直流稳压电源，模块输出端Vo2接控制台上数显直流电压表，选择20V档，打开实训台总电源。4调节Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端Ui短路，然后调节Rw3使直流电压表200mV档显示为零，取下短路导线。5气
6、室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小孔后，使两个气室的压力相对大气压均为0，气压计指在“零”刻度处，将MPX10的输出接到差动放大器的输入端Ui，调节Rw1使直流电压表200mv档显示为零。6保持负压力输入P2压力零不变，增大正压力输入P1的压力到0.01MPa，每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P1的压力达到0.095Mpa；填入下表。P(kP) Uo2（V）7保持正压力输入P1压力0.095Mpa不变，增大负压力输入P2的压力，从0.01MPa每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P2的压力达到0.095Mpa；填入下表。P(kP) Uo2（V）8保持负
7、压力输入P2压力0.095Mpa不变，减小正压力输入P1的压力，每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P1的压力为0.005Mpa；填入下表。P(kP) Uo2（V）9保持负压力输入P1压力0Mpa不变，减小正压力输入P2的压力，每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P2的压力为0.005Mpa；填入下表。P(kP) Uo2（V）10实验结束后，关闭实训台电源，整理好实验设备。五、实训报告1根据实验所得数据，计算压力传感器输入P（P1-P2）输出Uo2曲线。计算灵敏度L=U/P，非线性误差f。图4-2 扩散硅压力传感器接线图四 差动变压器性能测试一、实训目的掌握差动
8、变压器位移测量的方法二、实训仪器实训台、差动变压器模块、测微头、差动变压器、示波器（自备）三、相关原理差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成。铁芯连接被测物体，移动线圈中的铁芯，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈的感应电动势发生变化，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。输出的变化反映了被测物体的移动量。四、实训内容与操作步骤1根据图5-1将差动变压器安装在差动变压器模块上。 图5-1 图5-22将传感器引线插头插入模块的插座中，音频信号由振荡器的“00”处输出，打开主控台电源，调节音频信号输出的频率和
9、幅度（用示波器监测），使输出信号频率为4-5KHz，幅度为Vp-p=2V，按图5-2接线（1、2接音频信号，3、4为差动变压器输出，接放大器输入端）。3用示波器观测Uo的输出，旋动测微头，使示波器上观测到的波形峰峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表51，再从Vp-p最小处反向位动测微头，在操作过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。五、实训报告1操作过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表61画出Vop-pX曲线，作出量
10、程为1mm、3mm灵敏度和非线性误差。表（5-1）差动变压器位移X值与输出电压数据表。V(mV)X(mm)五 光电转速传感器的应用转速测量一、 实训目的：掌握光电转速传感器测量转速的方法。二、 实训仪器：实训台、转动源三、 相关原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实训装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号，由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。四、 实训内容与操作步骤1光电传感器已安装在转动源上，如下图所示。224V电压输出接到三源板的“转动电源”输入，并
11、将224V输出调节到最小，+5V电源接到三源板“光电”输出的电源端，光电输出接到频率/转速表的“fin”。2合上主实训台电源开关，从最小每间隔1V逐渐增大224V输出，使转动源转速加快，记录频率/转速表的显示数值，同时可用示波器观察光电传感器的输出波形。 图29-1五、实训报告1根据测的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。并与其他传感器测得的曲线比较。六 开关型霍尔的应用转速测量一、实训目的：掌握开关型霍尔传感器测量转速的方法。二、实训仪器：实训台、转动源三、相关原理；利用霍尔效应表达式：UHKHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，转盘每转一周磁场变化N次，每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出
12、电势通过放大、整形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。四、实训内容与操作步骤1安装根据图30-1，霍尔传感器已安装于传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。图30-12将+5V电源接到三源板上“霍尔”输出的电源端，“霍尔”输出接到频率/转速表（切换到测转速位置）。“224V”直流稳压电源接到“转动源”的“转动电源”输入端。3合上实训台电源，调节224V输出，每间隔0.5V，记录转动源转速。也可通过通示波器观测霍尔传感器输出的脉冲波形。五、实训报告1分析霍尔组件产生脉冲的原理。2根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。七 电容式传感器的位移特性测试一、实训目的：了解电容传感器的结构及特点二、实训仪器：电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源、绝缘护套三、相关原理：电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理： （8-1）式中，S为极板面积，d为极板间距离，0真空介电常数，r介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S、d或r发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里
