传感器实验的指导书广东工程.docx
- 文档编号:12289892
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:162.96KB
传感器实验的指导书广东工程.docx
《传感器实验的指导书广东工程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《传感器实验的指导书广东工程.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
传感器实验的指导书广东工程
电气测量与传感器
实验实训教程
广东工程职业技术学院
CSY2000D型传感器与检测技术实验台简介
一、实验台组成
CSY-2000D系列传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌等组成。
1.主机箱:
提供高稳定的±15V、±5V、+5V、±2V~±10V(步进可调)、+2V~+24V(连续可调)直流稳压电源;音频信号源(音频振荡器)1KHz~10KHz(连续可调);低频信号源(低频振荡器)1Hz~30Hz(连续可调);气压源0KPa~20KPa(可调);温度(转速)智能调节仪;计算机通信口;主机箱面板上装有电压、频率转速、气压、计时器数显表;漏电保护开关等。
其中,直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能,在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。
2.振动源:
振动台振动频率1Hz~30Hz可调(谐振频率9Hz左右)。
3.转动源:
手动控制0~2400转/分;自动控制300~2400转/分。
4.温度源:
常温~180℃。
5.气压源:
0-20Kpa(连续可调)
6.传感器:
基本型有电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式位移传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器(光电断续器)、集成温度(AD590)传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt100铂电阻、Cu50铜电阻、湿敏传感器、气敏传感器共十八个。
增强型:
在基本型基础上可选配扭矩传感器、超声位移传感器、PSD位置传感器、CCD电荷耦合器件、光栅位移传感器、红外热释电传感器、红外夜视传感器、指纹传感器等。
7.实验模板:
基本型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相/相敏检波/低通滤波共十块模板。
增强型增加与选配传感器配套的实验模板。
8.数据采集卡及处理软件,另附。
9.实验台:
尺寸为1600mm×800mm×750mm,实验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。
二、电路原理
实验模板电路原理已印刷在模板的面板上,实验接线图参见文中的具体实验内容。
三、使用方法
1.开机前将电压表显示选择旋钮打到2V挡;电流表显示选择旋钮打到200mA挡;步进可调直流稳压电源旋钮打到±2V挡;其余旋钮都打到中间位置。
2.将AC220V电源线插头插入市电插座中,合上电源开关,数显表显示0000,表示实验台已接通电源。
3.做每个实验前应先阅读实验指南,每个实验均应在断开电源的状态下按实验线路接好连接线(实验中用到可调直流电源时,应在该电源调到实验值后再接到实验线路中),检查无误后方可接通电源。
4.合上调节仪(温度开关)电源开关,调节仪的PV显示测量值;SV显示设定值。
5.合上气源开关,气泵有声响,说明气泵工作正常。
四、仪器维护及故障排除
1.维护
⑴ 防止硬物撞击、划伤实验台面;防止传感器及实验模板跌落地面。
⑵ 实验完毕要将传感器、配件、实验模板及连线全部整理好。
2.故障排除
⑴ 开机后数显表都无显示,应查AC 220V电源是否接通;主机箱侧面AC 220V插座中的保险丝是否烧断。
如都正常,则更换主机箱中主机电源。
⑵ 转动源不工作,则手动输入+12V电压,如不工作,更换转动源;如工作正常,应查调节仪设置是否准确;控制输出Vo有无电压,如无电压,更换主机箱中的转速控制板。
⑶ 振动源不工作,检查主机箱面板上的低频振荡器有无输出,如无输出,更换信号板;如有输出,更换振动源的振荡线圈。
⑷ 温度源不工作,检查温度源电源开关是否打开;温度源的保险丝是否烧断;调节仪设置是否准确。
如都正常,则更换温度源。
五、注意事项
1.在实验前务必详细阅读实验指南。
2.严禁用酒精、有机溶剂或其它具有腐蚀性溶液擦洗主机箱的面板和实验模板面板。
3.请勿将主机箱的电源、信号源输出端与地(⊥)短接,因短接时间长易造成电路故障。
4.请勿将主机箱的±电源引入实验模板时接错。
5.在更换接线时,应断开电源,只有在确保接线无误后方可接通电源。
6.实验完毕后,请将传感器及实验模板放回原处。
7.如果实验台长期未通电使用,在实验前先通电十分钟预热。
8.实验接线时,要握住手柄插拔实验线,不能拉扯实验线。
实验一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工作原理并掌握应变片的测量电路。
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:
ΔR/R=Kε式中:
ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L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,通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用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。
对单臂电桥输出电压Uo1=EKε/4。
三、需用器件与单元:
主机箱(±2V~±10V步进可调直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4
位数显万用表(公用)。
四、实验步骤:
应变传感器实验模板说明:
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片输出口,没有文字标记的5个电阻符号下面是空的无实体,其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设,示意图中的粗黑曲线表示连接线。
1.将托盘安装到传感器上,如图1-4。
图1-4传感器托盘安装示意图
2.测量应变片的阻值:
当传感器的托盘上无重物时,用4
位数显万用表(公用)分别测量应变片R1-R4的阻值。
在传感器的托盘上放置10只砝码后分别测量R1-R4的阻值变化,分析应变片的受力情况(受拉的应变片阻值变大,受压的应变片阻值变小)。
(集中演示)
3.实验模板中的差动放大器调零:
按图1-6示意接线,将主机箱的电压表量程切换开关切换到2V档,检查接线无误后合上主机电源开关;调节放大器的增益电位器RW3到合适位置(先顺时针轻轻转到底,再逆时针回转1圈)后,再调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示零。
图1-6差动放大器调零接线示意图
4.应变片单臂电桥实验:
关闭主机箱电源,根据图1-7安装接线,将±2V~±10V可调电源调到±4V,检查接线无错后合上主机箱电源开关,调节桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为0;在托盘上依次放入20g砝码(尽量放在中心位置),读取相应的数显表电压表电压值,记下实验数据填入表1。
图1-7单臂电桥实验接线示意图
表1
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mv)
5.根据表1计算系统灵敏度S=ΔU/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量)和非线性误差δ。
δ=Δm/yFS×100%式中Δm为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:
yFS满量程输出平均值,此处为200g。
实验完毕,关闭电源。
五、思考题:
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。
实验二应变片半桥性能实验
一、实验目的:
了解应变片半桥工作特点及性能。
二、基本原理:
应变片基本原理参阅实验一。
不同受力方向的两只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。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EKε/2。
三、需用器件与单元:
主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤:
1.按照实验一单臂电桥性能实验中的步骤1(安装)和步骤3(调零).
2.关闭主机箱电源,除将图1-7改为图2-2示意图接线外,其他按照实验一中的步骤4实验。
实验数据填入表2。
图2-2应变式传感器半桥接线图
3.根据表2,画出实验曲线,计算灵敏度S=ΔU/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量)非线性误差δ。
实验完毕,关闭电源。
表2
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
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:
(1)对边,
(2)邻边。
实验三应变片全桥性能实验
一、实验目的:
了解应变片全桥工作特点及性能。
二、基本原理:
应变片基本原理参阅实验一。
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ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03=KEε。
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均得到改善。
三、需用器件和单元:
主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
。
四、实验步骤:
1.按照实验一单臂电桥性能实验中的步骤1(安装)和步骤3(调零).
2.关闭主机箱电源,除将图1-7改为图3-2示意图接线外,其他按照实验一中的步骤4实验。
实验数据填入表3。
图3—2全桥性能实验接线图
表3
重量
电压
五、思考题:
1.测量中,当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:
(1)可以,
(2)不可以。
*实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的:
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。
二、基本原理:
如图4-5(a)、(b)、(c)
(a)单臂(b)半桥(c)全桥
图4应变电桥
(a)U0=U①-U③
=〔(R1+△R1)/(R1+△R1+R2)-R4/(R3+R4)〕E
=〔(1+△R1/R1)/(1+△R1/R1+R2/R1)-(R4/R3)/(1+R4/R3)〕E
设R1=R2=R3=R4,且△R1/R1<<1。
U0≈(1/4)(△R1/R1)E
所以,电桥的电压灵敏度:
S=U0/(△R1/R1)≈kE=(1/4)E
(b)同理:
U0≈(1/2)(△R1/R1)E
S=(1/2)E
(C)同理:
U0≈(△R1/R1)E
S=E
三、需用器件与单元:
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤:
根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度,从理论上进行分析比较。
阐述理由(注意:
实验一、二、三中的放大器增益必须相同)。
实验完毕,关闭电源。
实验五直流全桥的应用—电子秤实验
一、实验目的:
了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理:
数字电子秤实验原理如图5-1,全桥测量原理。
本实验只做放大器输出UO实验,通过对电路调节使电路输出的电压值为质量对应值,电压量纲(V)改为质量量纲(g)即成为一台原始电子秤。
图5-1数字电子称原理框图
三、需用器件与单元:
主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤:
1.按照实验一中的1和3步骤。
2.关闭主机箱,按图3-2(应变片全桥性能实验接线示意图)示意接线,将±2V~±10V可调电源打到±4V,检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;
3.将10只砝码全部放到托盘上,调节RW3(增益即满量程调节)使数字表显示0.200V。
4.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
5.重复3、4步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为质量量纲g,就可以称重。
成为一台原始的电子秤。
把砝码依次放在托盘上称重,观察是否准确,放上笔、钥匙一类的小东西称一下重量。
实验完毕,关闭电源。
实验六应变片的温度影响实验
一、实验目的:
了解温度变化对测试系统性能
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,应变栅的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:
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、加热器(在实验模板上,已粘贴在应变传感器左下角底部)。
四、实验步骤:
1.按照实验三实验。
2.将200g砝码放在砝码盘上,在数显表上读取数值UO1。
3.将主机箱中直流稳压电源+5v、⊥接于实验模板的加热器+5v、⊥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,Uot-U01即为温度变化的影响。
计算这一温度变化产生的相对误差:
4.实验完毕,关闭电源。
五、思考题:
金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法?
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 传感器 实验 指导书 广东 工程