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1、目 录实验一 金属箔式应变片单臂电桥性能实验2实验二 电容式传感器的位移特性实验4实验三 霍尔转速传感器测速实验6实验四 压电式传感器测量振动实验7实验五 电涡流传感器位移特性实验8实验六 光纤传感器的位移特性实验10实验七 Cu50温度传感器的测温特性实验12实验八 湿敏传感器实验14附录一 温控仪表操作说明151 / 26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：式中为电阻丝电阻的相对变化，为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对
2、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O1。三需用器件与单元CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、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。应变片 引出线 固定垫圈 固定螺丝 限程螺丝 模块
3、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 2实验模块接入模块电源15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将CGQ-001实验模块调节增益电位器Rw1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，输出端与主控箱面板上的电压表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw2，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。3将CGQ-013实验模块上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
4、Rw1，接上桥路电源4V（从主控箱引入）如图1-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw3 / 261，使电压表显示为零。图1-2 单臂电桥实验接线图4在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。表1-1 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1-1计算系统灵敏度S，S=（输出电压变化量；重量变化量）计算线性误差：f1=F S100%，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：F S满量程输出平均值，此处为200g。五思考题单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用
5、：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。4 / 26实验二 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）、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、CGQ-004电容传感器实验模块、测微头、电压表、直流稳压源。四实验步骤1按图3-1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4-1。3将电容
6、传感器实验模块的输出端Vo与电压表单元Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw2调节到中间位置。4接入15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表4-1。表4-1 电容传感器位移与输出电压值X（mm）V（mv）5根据表4-1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？5 / 26图4-1 电容传感器位移实验接线图5 / 26实验三 霍尔转速传感器测速实验一实验目的了解霍尔转速传感器的应用。二基本原理利用霍尔效应表达式UH = KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性
7、体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。三需用器件与单元霍尔转速传感器、CGQ-05转动源模块、可调电源2-24V、频率/转速表。四实验步骤1根据图5-3，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面的磁钢。2将直流源加于霍尔元件电源输入端。红（+）接+15V，黑（）接地。3将霍尔转速传感器输出端（蓝）插入数显单元Fin端。4将可调电源2-24V引到CGQ-05转动源的2-24V插孔。5将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时转速/频率表指示转速。6调节电压使转动速度变化。观察转速/频率表转速显示的变化
8、。五思考题1利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？2本实验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢？6 / 26实验四 压电式传感器测量振动实验一实验目的了解压电传感器的测量振动的原理和方法。二基本原理压电式传感器由惯性质量块和受压的压电陶瓷片等组成。（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷片上产生正比于运动加速度的表面电荷。三需用器件与单元压电传感器、CGQ-006压电式传感器实验模块、CGQ-012移相、检波、低通滤波模块、CGQ-05振动源模块、双线示波器。四实验步骤图6-1 压电传感器性能
9、实验接线图1首先将压电传感器装在振动源模块上。实验模块接入模块电源15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关。2将低频振荡器信号接入到振动源的低频输入源插孔。3将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模块两输入端，见图6-1，屏蔽线接地。将压电传感器实验模块电路输出端Vo1（如增益不够大，则Vo1接入U2，Vo2接入低通滤波器）接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出Vo与示波器相连。4合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。5改变低频振荡器频率，观察输出波形变化。6用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形。7 / 26实验五
10、电涡流传感器位移特性实验一实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二基本原理通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。三需用器件与单元CGQ-007电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、电压表、测微头、铁圆片。图7-1 电涡流传感器安装示意图 电涡流传感器 模块 测量架 测微头 被测体 四实验步骤1根据图7-1安装电涡流传感器。2观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。3将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件。4在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感
11、器的被测体。5将实验模块输出端Vo与电压表输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。6用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中。7使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表7-1。表7-1 电涡流传感器位移X与输出电压数据X（mm）V（v）8 / 26图7-2 电涡流传感器性能实验接线图8根据表7-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm、5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。五思考题1电涡
12、流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量5mm的量程应如何设计传感器？2用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程选用传感器？9 / 26实验六 光纤传感器的位移特性实验一实验目的了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二基本原理本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端，即探头，它与被测体相距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距X有关，因此可用于测
13、量位移。三需用器件与单元光纤传感器、CGQ-008光纤传感器实验模块、电压表、测微头、15V直流源、反射面。四实验步骤图8-1 光纤传感器安装示意图 模块 测量架 测微头 光电变换座 光纤位移传感器 反射面 1根据图8-1安装光纤位移传感器，两束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T相接。2将光纤实验模块输出端Vo与直流电压表相连，见图8-2。10 / 26图8-2 光纤传感器位移实验接线图3调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。4实验模块接入15V电源，合上主控箱电源开关，将RW1旋至中间位置，调Rw2使电压表显示为零。5旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表8-1。表8-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据X（mm）V（v）6根据表8-1的数据，分析光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时的灵敏度和非线性误差。五思考题光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？11 / 26实验七 Cu50温度传感器的测温特性实验一实验目的了解Cu50温度传感器的特性与应用。二基本原理在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50C+150C的温度。铜电阻有下列优点：
