辽宁科技大学检测技术指导书docxWord格式.docx

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3、霍尔式传感器

量程:

±

^2mm直流电阻:

激励源端口：

800Q-1.5KQ输出端口:

300Q-500Q日本JVC公司牛产的线性半导体霍尔片，它置丁•环形磁钢构成的梯度磁场中。

4、热电偶

直流电阻:

10Q左右由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为T冷端温度为环境

温度。

5、电容式传感器

土>

2mm由两组定片和一组动片组成的差动变血积式电容。

6、热敏电阻

山半导体热敏电阻NTC：

温度系数为负，25°

C时为1OKQ。

7、光纤传感器

由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围

红外线发射、接收、直流电阻：

500Q—1.5kQ2X60股丫形、半圆分布。

8、压阻式压力传感器

10Kpa（差压）供电：

W6V直流电阻：

Vs「-一V/：

350Q—450QV；

一-V：

：

3KQ-3.5KQ

美国摩托罗拉公司牛产的MPX型压阻式差压传感器，具有温度口补偿功能，先进的X型工作片（带温补）。

9、压电加速度计

PZT-5双压电晶片和铜质量块构成。

谐振频率：

210KH乙电荷灵敏度：

q>

20pc/go

10、应变式传感器

箔式应变片阻值：

350Q、应变系数：

2

11、PN结温度传感器：

利川半导体P-N结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，能直接显示被测温度。

灵敏度：

・2.1mV/°

C。

12、磁电式传感器

0.21X1000冇•流电阻：

30Q-40Q山线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：

O.5v/m/s

13、气敏传感器

MQ3：

酒精：

测量范吊I：

50-2000ppmo

14、湿敏电阻

高分子薄膜电阻型：

R：

i：

儿兆Q—儿KQ响应时间：

吸湿、脱湿小于10秒。

湿度系数：

0.5Ri.：

%/°

C测量范围：

10%—95%工作温度：

0°

C—50°

C

（-）信号及变换:

1、电桥：

络。

2、差动放大器倍的直流放大器。

3、电容变换器

4、电压放大器

5、移相器

6、相敏检波器

7、电荷放大器

8、低通滤波器

9、涡流变换器

用于组成应变电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网通频带0〜10kHz可接成同相、反相，差动结构，增益为1-10（）市高频振荡，放大和双T电桥组成的处理电路。

增益约为5倍同相输入通频带0~lOKHz

允许最大输入电压10Vp-p移相范围$±

20。

（5kHz时）

可检波电压频率0—10kHz允许最大输入电压10Vp-p

极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路

电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。

rh50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右

输出电压$181V（探头离开被测物

变频式调幅变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件

10、光电变换座由红外发射、接收组成。

（三）二套显示仪表

1、数字式电压/频率表：

3位半显示，电压范围（｝—2V、0—20V,频率范围3Hz—2KHz、10Hz—20KHz,灵每攵度>

50mVo

2、指针式毫伏表：

85cl表，分500mV、50mV、5mV三档，精度2.5%。

（四）二种振荡器

音频振荡器：

0.4KHz—lOKHz输出连续可调，V・p・p值20V,180°

、0°

反相输出，Lv端最人功率输出电流0.5Ae

低频振荡器：

1—30Hz输出连续可调，Vp・p值20V,最人输出电流0.5A,Vi端町提供用做电流放大器。

（五）二套悬臂梁、测微头

双平行式悬臂梁二副（其中一副为应变梁，另一副装在内部与振动圆盘相连），梁端装

有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验。

（六）电加热器二组

电热丝组成，加热时可获得高于环境温度30°

C左右的升温。

（七）测速电机一组

由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光电、光纤、涡流传感器配合进行测速实验。

（八）二组稳压电稳

宜流±

15V,主要提供温度实验时的加热电源，最大激励1.5A。

2V—10V分五档输出，最人输出电流1.5Ao提供直流激励源。

（九）计算机联接与处理

数据采集卡：

十二位A/D转换，采样频率20-25000次/秒，采样速度可控制，分单次采样与连续采样。

标准RS-232接口，与计算机串行工作。

良好的计算机显示界血与方便实用处理软件，实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件存取打卬。

第二章实验指导

实验一金属箔式应变片性能研究

实验目的：

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

所需单元和部件：

直流稳圧电源、差动放大器、电桥、F/V表、双孔悬臂梁称重传感器、应变片、祛码、主、副电源。

有关旋钮的初始位置：

直流稳压电源打到±

2V档，F/V表打到2V档，差动放大粘增益打到最大。

实验步骤：

（1）按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。

（2）根据图1接线Rl、R2、R3为电桥单元的固定电阻。

R4为应变片；

将稳压电源的切换开

关置±

4V档，F/V表置20V档。

开启主、副电源，调节电桥平衡网络屮的W1,使F/V表显示为零，等待数分钟后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表

显不为零。

图1桥式电路

（3）在传感器托盘上放上一只祛码，记下此时的电床数值，然后每增加一只祛码记下一个数值并将这些数值填入下表。

根据所得结果计算系统灵敏度S=AV/AW,并作出V-W关系曲线，AV为电压变化率，AW为相应的重量变化率。

重量（g）

电压（mV）

（4）保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为少R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节电桥W1使F/V表显示表显示为零，重复（3）过程同样测得读数，填入下表：

（5）保持差动放人器增益不变，将Rl,R2两个固定电阻换成另两片受力应变片组桥时只要

掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有

输出。

接成一个直流全桥，，调节电桥W1同样使F/V表显示零。

重复（3）过程将读出数据填入下表：

（6）在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。

注意事项：

1.在更换应变片时应将电源关闭。

2.在实验过程屮如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩人。

3.在木实验屮只能将放人器接成差动形式，否则系统不能正常工作。

4.直流稳压电源±

4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。

5.接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。

实验二差动变压器性能研究

了解差动变丿衣器原理及工作情况。

所需单元及部件：

音频振荡器、测微头、示波器、主、副电源、差动变床器、振动平台。

有关旋钮初始位置：

咅频振荡器4KHZ-8KHZZ间，双线示波器第一通道灵敬度500mv/div，第二通道灵敏度10mv/div,触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

根据图一接线，将差动变压器、咅频振荡器（必须LV输出）、双线示波器连接起來，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，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。

图2差动变压器

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。

往下旋动测微头，使振动平台产生位移。

每位移0.2mm，用示波器读岀差动变压器输出端的峰峰值填入卜-表，根据所得数据计算灵敏度S。

S=AV/AX（式中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

Omni

一0・2mm

一4.8mm

-5mm

Vo（p-p）

思考：

1.根据实验结杲，指出线性范围。

2.当差动变压器屮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，这个最小电床称作什么？

山于什么原因造成？

实验三热电偶原理及现象

了解热电偶的原理及现象

所需单元及附件：

—15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主副电源

旋钮初始位置：

F/V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。

解热电他原理：

二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。

通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。

具体热电偶原理参考教课书。

了解热电偶在实验仪上的位置及符号，（参见附录）实验仪所配的热电偶是市铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。

它封装在双孔悬臂梁的下片梁的加热器里面（不可见）。

按图--接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使F/V表显示零，记录下自备温度计的室温。

1.将一15V直流电源接入加热器的一端，加热辭的另一端接地，观察F/V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E。

2.川自备的温度计测出卜-梁表而加热器处的温度t并记录卜一来。

（注意：

温度计的测温探头要触及热电偶处附近的梁体即可）。

3.根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:

Eab（t,to）=Eab（t,tn）+Eab（tn,to）

其中：

t--…热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。

tn-…-热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。

to——0°

4.热端温度为t,冷端温度为室温时热电势：

Eab（t,tn）=（f/v显示表E）/l（）（）,100为差动放人器的放人倍数。

5.热端温度为室温，冷端温度为0°

C,铜一康铜的热电势：

Eab（tn,to）:

杏以下所附的热电偶自山端为0°

C时的热电势和温度的关系即铜一康铜热电偶分度表，得到室温（温度计测得）时热电势。

6.计算：

热端温度为t,冷端温度为0°

C吋的热电势：

Eab（t,to）,根据计算结果，查分度表得到温度to

铜一康铜热电偶分度表（自由端温度0°

c）

工作端

1

3

4

5

6

7

8

9

de/d

t

0.00

0.03

0.07

0.14

0.15

0」9

0.23

0.27

0.31

0.35

38.6

10

0.39

0.43

0.47

0.51

0.54

0.58

0.62

0.66

0.70

0.74

39.5

20

0.78

0.83

0.87

0.91

0.95

0.99

1.03

1.07

1.11

1.15

40.4

30

1.19

1.22

1.27

1.32

1.36

1.40

1.44

1.48

1.52

1.56

41.3

40

1.61

1.65

1.69

1.73

1.78

1.82

1.86

1.90

1.95

1.99

42.4

50

2.03

2.07

2.12

2.16

2.20

2.25

2.94

2.33

2.38

2.42

43.0

60

2.46

2.51

2.55

2.59

2.66

2.68

2.73

2.77

2.81

2.86

43.8

70

2.90

2.95

2.99

3.04

3.08

3.13

3.17

3.22

3.26

3.31

44.5

80

3.35

3.40

3.44

3.48

3.53

3.58

3.63

3.67

3.72

3.76

45.3

90

3.82

3.87

3.91

3.96

4.01

4.05

4.10

4.15

4.19

4.24

46.0

4.29

4.33

4.38

4.43

4.47

4.52

4.57

4.62

4.66

4.71

46.8

7.热电偶测得温度值与口备温度计测得温度值相比较。

本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只要了解热电势现象）。

&

实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器一15V电源（自备温度计测岀温度后马上拆去-15V电源连接线）其它旋钮置原始位置。

（1）为什么差动放器接入热电偶后需再调差放零点？

（2）即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也了会有很大误差，为什么？

实验四霍尔式传感器的直流激励静态位移特性

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、F/V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。

差动放人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，熟悉实验血板上霍尔片的符号。

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

⑵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，根据图一接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。

图4霍尔传感器

（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I员I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.limn读一个数，将读数填入下表:

X（mm）

V（V）

V（v）

作出V—Xdll线指出线性范围，求岀灵敏度，关闭主、副电源。

町见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异,

位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布仃很大关系。

（6）实验完毕关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。

注意事项：

（1）山于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽最靠近极靴，以提髙灵敏度。

（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。

实验五扩散硅压阻式压力传感器实验

一、基本原理:

扩散硅床阻式床力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件，也就是在单品硅的基片上用扩散工艺（或离子注入及溅射工艺）制成一定形状的应变元件，当它受到压力作用时,应变元件的电阻发牛变化，从而使输出电压变化。

了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。

主、副电源、直流稳压电源、差动放大器、F/V显示表、压阻式传感器（差压）、“U”形管及其加压配件或压力计。

直流稳压电源±

4V档，F/V表切换开关置于2V档，差放增益适中或最大，主、副电源关闭。

（1）了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置。

（见附录三）

（2）如图一将传感器及电路连好，注意接线止确，否则损坏元器件，差放接成同相反相均可

（3）

（4）

图5.1压阻式压力传感器

将清洁的口来水小心地倒入“U”形管内，直至20cm度处（少一点也可）；

如图5.2接好传感器供压冋路，传感器具有两个气咀、一个高压咀一个低压咀，当高压咀接入正压力时（相对于低压咀）输出为正，反之为负；

皮管

图5.2压阻式压力传感器测量图

（5）将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松。

将“IT形管立立于观察方便的地方，尽量保持形管平直；

（6）开启主、副电源-，调整差放零位旋钮，使电压表指示尽可能为零，记下此时电压表读数

（7）拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，注意不要用力太大，否则水会从“U”形管中冲出,当“IT形管中的液面刻度差W4cm（0・4kp）,且电压表有压力指示时，记下此时的读数，然后每隔这一刻度差。

记下读数，并将数据填入下表：

压力（kpa）

电压（Mv）

注：

lkpa二10cn）水柱高。

根据所得的结杲计算系统灵敏度S=AV/AP,并作LUV-P关系曲线，找出线性区域。

作为液面计时使用，进行标定。

标定方法：

拧松皮囊上的锁紧螺丝，调差放调零旋钮使电圧表的读数为零，拧紧锁紧螺丝，手压皮囊使U型管的液位差较大，调差动放人器的增益使电压表的指示与U型管的液位差读数一致，这样重复操作零位、增益调试儿次到满意为止。

（1）如在实验中形管内液而刻度不稳定，应检查加压气体冋路是否有漏气现象。

气囊匕单向调节阀的锁紧螺丝是否拧紧。

（2）如读数误差较大，应检查气管是否有折压现彖，造成传感器与“U”管之间的供气压力不均匀。

⑶如觉得差动放人器增益不理想，可调整其“增益”旋钮，不过此时应重新调整零位。

调好以后在整个实验过程中不得再改变其位置。

（4）实验完毕必须关闭主、副电源后再拆去实验连接线。

（拆去实验连接线时要注意手要拿住连接线头部拉起，以免拉断实验连接线。

）

问题：

差压传感器是否可川作真空度以及负压测试？

实验六热敏电阻演示实验

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（止温度系数）与NTC热敏电阻（负温度系数）。

-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，一般用丁•恒温加热控制或温度开关，也用丁•彩电中作口动消磁元件。

有些功率PTC也作为发热元件用。

PTC缓变型热敬电阻可用作温度补偿或作温度测量。

一般的NTC热敏电阻测温范围为：

-50°

C〜+300C。

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、谋差较大、一致性差等缺点。

一般只适用于低精度的温度测量。

了解NTC热敏电阻现彖。

加热器、热敏电阻、对调直流稳压电源、一15V稳压电源、F/V表、主副电源。

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

⑵将F/V表切换开关置2V档，直流稳压电源切换开关置±

2V档，按图35接线，开启主.副电源，调整W1（RD）电位器，使F/V表指示为100诃左右。

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：

V=•v.

1$•+（%+%）5

思考题：

V+2V

如果你手上有这样一个热敏电阻，想把它作为一•个0〜50°

C的温度测量电路，你认为该怎样来实现？

F/

热敏电阻

W）H

・■「（

WlL

电桥平術网络图6热敏电阻测量电路