《传感器与检测关键技术试验参考指导书四个实验.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器与检测关键技术试验参考指导书四个实验.doc（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、试验一 金属箔式应变片单臂电桥性能试验一、试验目标：了解金属箔式应变片应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、基础原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生改变，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应关系式为： R/R=K式中R/R为电阻丝电阻相对改变值，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对改变。金属箔式应变片是经过光刻、腐蚀等工艺制成应变敏感元件，用它来转换被测部位受力大小及状态，经过电桥原理完成电阻到电压百分比改变，输出电压U0=EK（E为供桥电压），对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EK/4。（E为供桥电压）。三、器件和单元：应变式传感器试验模板、应变式传感器、砝码（每只
2、约20g）、数显表、15V电源、4V电源、万用表(自备)。四、试验步骤： 1、依据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方R1、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350，加热丝阻值约为50左右。图1-1 应变式传感器安装示意图 2、试验模板差动放大器调零，方法为:接入模板电源15V(从主控箱引入)，检验无误后，合上主控箱电源开关，将试验模板增益调整电位器Rw3顺时针调整到大致中间位置，将差放正、负输入端和地短接，输出端和主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调整试验模板上调零电位器RW4，使数显
3、表显示为零(数显表切换开关打到2V档)，完成关闭主控箱电源。 3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器其中一个应变片R1(即模板左上方R1)接入电桥作为一个桥臂，它和R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源4V(从主控箱引入)，检验接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调整Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。图1-2 应变式传感器单臂电桥试验接线图 4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和降低砝码并读取对应数显表数值，记下试验结果填入表（1-1）。 表1-1：单臂测量时，输出电压和负载重量关系：重量（g
4、）电压(mv)增加砝码降低砝码 5、依据表（1-1）计算系统灵敏度S：S=V/W(V为输出电压平均改变量；W重量改变量)，计算非线性误差：f1=m/yFS100%，式中m为输出电压值(数次测量时为平均值)和拟合直线最大电压偏差量：yFS为满量程时电压输出平均值。 五、思索题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选择：(1)正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均能够。试验十四 电容式传感器位移试验 一、试验目标：了解电容式传感器结构及其特点。二、基础原理：利用平板电容C=A/d关系,在（介电常数）、A（极板面积）、d（极板距离）三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，
5、就可使电容容量(C)发生改变，经过对应测量电路，将电容改变量转换成对应电压量,则能够制成多个电容传感器，如：变湿度电容传感器。变d电容式压力传感器。变A电容式位移传感器。本试验采取第种电容传感器,是一个圆筒形差动变面积式电容传感器。图4-1 电容式传感器安装示意图图4-2 电容传感器位移试验接线图 三、器件和单元：电容传感器、电容传感器试验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。 四、试验步骤： 1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器试验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器试验模板，试验线路见图4-1。 3、将电容传感器试验模板输出端V01和数显电压表Vi相接
6、，电压表量程置2V档，Rw调整到中间位置。 4、接入15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆和传感器相吸合，调整测微头左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值(V)，填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，反复试验过程。 表4-1电容式传感器位移和输出电压关系X(mm) -20mm +V(mv)最小 5、依据表4-1数据计算电容传感器灵敏度S和非线性误差f，分析误差起源。 五、思索题：试设计一个利用改变测谷物湿度电容传感器？能否叙述一下在设计中应考虑哪些原因？试验十六 直流激励时接触式霍尔位移传感器特征试验一、 试验目标：
7、了解霍尔式位移传感器原理和应用。一、 基础原理：依据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀改变，则霍尔电势UH也将线性均匀改变，这么就能够进行位移测量。二、 器件和单元：霍尔传感器试验模板、线性霍尔位移传感器、直流电,源4V、 15、测微头、数显单元。四、试验步骤：1、 将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器和试验模板连接按图5-2进行。、为电源4，、为输出,R1和之间联线可临时不接。图5-1 霍尔传感器安装示意图2、 开启电源，接入15V电源，将测微头旋至10mm处，左右移动测微头使霍尔片处于磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测
8、量架顶部固定镙钉,接入R1和之间联线，调整RW2使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。图5-2 霍尔位移传感器 直流激励试验接线图3、旋转测微头，每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表5-1，将测微头回到10mm处，反向旋转测微头，反复试验过程，填入表5-1。 表5-1：霍尔式位移传感器位移量和输出电压关系：X(mm)10 V(mv)0 作出V-X曲线，计算不一样线性范围时灵敏度S和非线性误差。五、思索题： 本试验中霍尔元件位移线性度实际上反应是什么量改变？试验三十五 热电偶测温性能试验(请先仔细阅读P39温控仪表操作说明） 一、试验目标：了解热电偶测量温度原理和应用
9、。 二、基础原理：将两种不一样金属丝组成回路，假如二种金属丝两个接点有温度差，在回路内就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原理制成一个温差测量传感器，置于被测温度场接点称为工作端，另一接点称为冷端(也称自由端)，冷端能够是室温值也能够是经过赔偿后0、25模拟温度场。 三、需用器件和单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、数显单元（型）或温度控制测量仪（9000型）。 四、试验步骤： 1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶自由端接到主控箱面板上温控部分Ek端，用它作为标准传感器，配合温控仪表用于设定温度，注意识别引线标
10、识，K型、E型及正极、负极不要接错。 2、将E型热电偶自由端接入温度传感器试验模板上标有热电偶符号a、b孔上，作为被测传感器用于试验，按图11-1接线，热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线一条为正端,接入“a”点。 3、将R5、R6端接地，RW2大约置中，打开主控箱电源开关，将V02端和主控箱上数显电压表Vi端相接，调整Rw3使数显表显示零（电压表置200mv档），打开主控箱上温仪控开关，设定仪表控制温度值T=50，将温度源两芯电源线插入主控箱温控部分220V输出插座中。 4、去掉R5、R6接地线，将a、b端和放大器R5、R6相接，观察温控仪指示温度值，当温度稳定在50时，统计下电压表读数值
11、。 5、重新设定温度值为50+nt，提议t=5，n=110，每隔1n读出数显电压表指示值和温控仪指示温度值，并填入表11-1。 表11-1： 6、依据表11-1计算非线性误差，灵敏度S。 7、将E型热电偶自由端连线从试验模板上拆去并接到数显电压表输入端（Vi）直接读取热电势值（电压表置200mv档），反复上述过程，依据E型热电偶分度表查出温度值（加热源和室温之间温差值）。 8、计算出加热源温度，并和温控仪显示值进行比较，试分析误差起源。 附：热电偶分度表，请参阅试验软件光盘中热电偶分度表内容。 五、思索题：热电偶测量是温差值还是摄氏温度值？附温控仪表操作说明 1、通电前检验接线正确无误，感温元
12、件和仪表分度号一致，仪表通电5秒内显示窗先显示PV窗输出代码、SV窗先输出代码,后显示PV窗量程上限、SV 量程下限,随即即进入工作状态,按SET键0.5秒SV显示窗闪烁,此时可改变设定值,再按SET键0.5秒确定,如需修改其它参数,必需按住SET键大于3秒,即进入B菜单,可按要求逐一修改内容(见操作步骤表),修改完成再按SET键0.5秒若干下, 退出B菜单,如15秒内无键按下(该窗内新设置数据无效)自动进入新工作状态。 2、在输入信号大于量程上限时,仪表显示 ,在输入信号小于量程下限时,仪表显示 。 3、当温度控制效果不够理想时,能够人工或自整定来改变PID参数。操作方法以下：人工修正：将仪
13、表进入B菜单至窗，再用 键来修正P值，再按SET键0.5S进入I窗，I、D、T修正方法同上，然后再按SET键0.5S若干下返回正常工作状态，即开始新PID参数。自整定修正：将仪表进入B菜ATU窗后选择(1)(选0时为不自整定)，选好按SET键确定后仪表即进入自整定状态，同时AT灯亮，待自整定完成AT灯闪时再按SET键2秒确定后即按新自整定PID参数工作。用自整修正PID值时应注意当负载为多段串联加热方法(如挤出机械)，其中某段进入自整定过程时，应注意保持前拍二段温度不变,不然会影响自整定效果。 4、PID参数设置标准:P为百分比带(加热侧),如过冲大可加大百分比带。如希升温快可减小百分比带。I为积分时间，如温度波动较大则加长积分，反之则减小积分。通常来说系统滞后现象越严重，积分时间越长。D为微分时间，通常取积分时间(1/51/4)。 5、PID控制和位式控制功效切方法：若需把仪表切换成位式控制(常规仪表出厂设置均为PID控制)，正常工作状态仪表按住SET键3S以上进入B菜单后，再按SET键0.5S若干下至P窗,把P设为0后按SET键若
