传感器实验教案Word下载.docx

传感器实验教案Word下载.docx

《传感器实验教案Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器实验教案Word下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）观察所需单元、部件在实验仪上的所在位置观察梁上的应变片，上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片，测微头在双平行粱右端的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。

（2）将差动放大器调零：

用lOom长的连线将差动放大器的正（+）、负

（一）、地短接。

将差动放大器的输出端与V／F表的输入端Vi相连；

开启主、副电源：

调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使V／F表显示为零（或接近零）。

关闭主、副电源。

（3）实验仪内配备的锁紧式插头线的使用方法：

连线时，将连线的插头插入仪器上的插座后顺时针方向旋转30度左右接触就很可靠。

并可在此插头的上方可继续插入很多插头，可任意扩展，立体布线。

将插头逆时针方向旋转30度左右即可拔出。

注意拔出连线时千万不能直接拉导线，要拿住连线头部拨起，以免拉断实验连线。

（4）根据图1接线。

R1、B2、R3为电桥单元的固定电阻；

Rx=R4为应变片。

将稳压电源的切换开关置±

4v档，V／F表置20V档。

调节测微头脱离双平行梁。

开启主、副电源，调节电．桥平衡网络中的P,D（W1），使V／F显示为零，然后将V／F表置2V档，再慢慢调电桥RD（W1），使V／F表显示为零。

（5）将测微头转动到10mm刻度附近，按装到双平行梁的右端即自由端（与自由端磁钢吸合）．调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使V／F表显示值最小，再旋动测微头，使V／F表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

（6）往下或往上旋动测微头，使粱的自由端产生位移记下V／F表显示的值。

每旋动测微头一周即△x=0．5mm衄记一个数值填入下表：

（7）据所得结果计算灵敏度△s=△v／△x（式中△x为梁的自由端位移变化，△v为V／F表显示的电压值的相应变化）。

（8）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。

注意事项：

（1）电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生连线时组成电桥容易。

（2）做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。

问题：

（1）本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求?

（2）根据所给的差动放大器电路原理图2，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。

实验二移相器实验

了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况

移相器、音频振荡器、双线（双踪）示波器。

（1）了解移相器在实验仪所在位置及电路原理（见图8）。

（2）将音频振荡器的信号引入移相器的输人端（音频信号从0度、180度插口输出均可），开启主、副电源。

（3）将示波器的两根输入线分别接到移相的输入端输出端，调整示波器，观察示波器的波形。

（4）旋动移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。

（5）改变音频振荡器的频率，观察不同频率时的最大移相范围。

（2）如果将双线示波器改为单踪示波器，两路信号分别从Y轴和x轴送入，根据李沙育图形是否可完成此实验?

实验三相敏检波器实验

了解相敏检波器的原理和工作情况

所需单元和部件：

相敏检波器、移相器、音频振荡器、双线示波器（自备）、直流稳压电源、低通滤波器、v／F表。

有关旋钮的初始位置：

F／V表置20K档。

音频振荡器频率为4KHZ，幅度置最小（逆时针到底），直流稳压电源输出置于±

2v档，主、副电源关闭。

（1）了解相敏检波器和低通滤波器在实验仪面板上的位置、符号。

（2）按图i0电路接线，将音频振荡器的信号0。

输出端接至相敏检波器的输入端l，把直流稳压电源+2V输出接至相敏检波器的参考输入端5，把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端1，和输出端3组成一个测量线路。

（3）调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮。

示波器输出电压为峰峰值4v。

观察输入和输出波的相位和幅值关系。

（4）改变参考电压的极性（把直流稳压电源十2V输出端的连线换接到2V输出端．观察输入和输出波形的相位和幅值关系。

由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出相，当参考电压为负时，输入和输出相，此电蹯的放大倍数为倍。

（5）关闭主、副电源，根据图11电路重新接线，将音频振荡器的信号从0度输出端输出至相敏检波器的输入端1和相敏检波器的参考输入端2，把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入1和输出端3，将相敏检波器输出端3同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与直流电压表连接起来，组成—个测量线路。

（此时V／F表置于20V档）。

（6）开启主、副电源，调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表一

单位：

v

Vip-p（v）

0.5

1

2

4

8

16

20

Vov（v）

（7）关闭主、副电源，根据图11的电路接线，将音频振荡器0度输出端的信号接至相敏检波器的输入端1，将180度输出端的信号接至移相器的输入端，从移相器输出端接至相敏检波器的参考输入端2，把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端l和输出端3，将相敏检波器输出端3同时与低通滤波器输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与V／F表连接起来，组成一测量线路。

（8）开启主、副电源，转动移相器上的移相电位器，观察示波的显示波形及电压表的读数，使得输出最大。

（9）调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。

单位：

思考：

（1）根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么?

移相器在实验线路中的作用是什么?

（即参考端输入波形相位的作用）

（2）在完成第五步骤后，将示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输人端1和附加观察端6和7，（图13）观察波形来回答相敏检波器中的整形电路是将什么波转换成什么波，相位如何?

起什么作用?

（3）当相敏检波器的输入与开关信号同相时，输出是什么极性的什么波，电压表的读数是什么极性的最大值。

实验四差动变压器（互感式）的性能

了解差动变压器原理及工作情况。

音频振荡器、测微头、双线示波器、差动变压器、振动平台。

有关旋钮初始位置：

音频振荡器调至4KHz左右，双线示波器第一通道灵敏度500mv／div，第二通道灵敏度10mv／div，触旋选择打到第一通道，主、副电源关闭。

（1）根据图14接线，将差动变压器（2组L0的同名端相连）、音频振荡器（必须在LV端接出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。

开启主、副电源；

将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，调整音频振荡器幅度旋钮，使音频LV信号输入到Li的电压VPP为2V。

（2）转动测微头使测微头与振动平台吸合。

再向上转动测微头5mm，使振动平台往上位移。

（3）往下旋动测微头，使振动平台产生位移。

每位移0．2衄，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度S。

S=AV／AX（Aq~AV为电压变化·

△x为相应振动平台的位移变化），作出V-X关系曲线。

X（mm）

5mm

4.8mm

4.6mm

…

0.2mm

0mm

-0.2mm

-4.8mm

-5mm

Vo（p-p）

（1）根据实验结果，指出线性范围。

（2）当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化?

（3）用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么?

由于什么原因造成?

（1）差动变压器与示波器的连线应尽量短些，以免引入干扰。

（2）差动变压器的两次次级线圈必须接成差动形式（即同名端相连，这可通过信号相位有否变化来判别）。

实验五霍尔式传感器的静态位移特性——直流激励

了解霍尔式传感器的原理与特性。

霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V／F表、直流稳压电源、测微头、振动平台。

差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。

（1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。

霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢周定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。

（2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置最小，关闭主电源，根据图22接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。

（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。

（4）开启主、副电源，调整w1使电压表指示为零。

（5）上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.2mm读一个数，将读数填入下表：

V（v）

作出V—X曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源a

可见，本实验测出的实际上是磁场情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。

（6）实验完毕关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。

（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度a

（2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。

（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。

（±

4V就有可能损坏霍尔片）

实验六光纤位移传感器的动态实验一

了解光纤位移传感器的动态应用。

主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器。

（1）了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号；

（2）在实验（三十一）中的电路中接人低通滤波器和示波器，如图32接线。

（3）将侧微头与振动台面脱离，测微头远离振动台。

将光纤探头与振动台反射纸的距离

调整在光纤传感器工作点即线性段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线性中点的距离为工作点，目测振动台上的反射纸与光纤探头端面之间的相对距离即线性IXAX的中点）。

（4）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈II上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中：

（5）保持低频振荡器输出的Vp_D幅值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频

振荡器输出的Vp_p值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮使Vp-p相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值Vp-p是指经低通后的Vp-p）填入下表，并作出幅频特性图：

幅度（Vp-p）

频率（Hz）

（6）关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置。

实验七光纤位移传感器的动态实验二

了解光纤位移传感器的测速运用。

电机控制、差动放大器、小电机、V／F表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器。

（1）了解电机控制机在振动台的左边。

（2）按图33接线，源。

小电机（小在实验仪上所在的位置，小电将差动放大器的增益置最大，V／F表的切换开关置2V，开启主、副电源。

（3）将光纤探头移至电机上方对准电机上的圆型反光面，调节光纤传感器的高度，使V／F表显示最大·

再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。

调节差动放大器的调零旋钮，使V／F表显示接近零。

（4）将直流稳压电源置士IOV档，在电机控制单元的v+处接／~+lOV电压，调节转速

旋钮使电机运转

（5）V／F表置2K档显示频率，用示波器观察V／F表。

输出端的转速脉冲信号。

（Vp-p=4V）：

（6）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。

（7）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。

注：

如示波器上观察不到脉冲波形而实验

（二）又正常，请调整探头与电机间的距离，同时检查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适（建议使用不带衰减的探头）。

实验八热敏电阻测温演示实验

热敏电阻特性：

热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：

PTC热敏电阻（正温度系数）与NTC热敏电阻（负温度系数）。

一般NTC热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；

而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关．也用于彩电中作自动消磁元件。

有些功率PTC也作为发热元件用。

PTC缓变型热敏电阻可用作温度补偿或作温度测量。

一般的NTC热敏电阻钡媪范围为：

一50℃～+300℃。

热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。

但热敏电阻也有：

非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。

一般只适用于低精度的温度测量。

了解NTC热敏电阻现象。

所需单元厦部件：

加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、一15V稳压电源、v／F表、主副电源。

（1）了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号，它是一个黑色或棕色元件，封装在双平行振动梁上片梁的表面。

（2）将V／F表切换开关置2V档．直流稳压电源切换开关置±

|2v。

按图35接线，开启主、副电源，调整W1电位器，使V／F表指示为1V左右。

这时为室温时的Vi。

（3）将-15V电源接入加热器，观察电压表的读数变化，电压表的输入电压：

（4）由此可见t当温度时。

RT阻值，Vi。

思考题：

如果你手上有这样一个热敏电阻，想把它作为一个0～50℃的温度测量电路，你认为该怎样来实现?