检测与传感技术实验1.docx
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检测与传感技术实验1.docx
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检测与传感技术实验1
检测与传感技术
实
验
报
告
系部:
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
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的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。
二:
实验仪器
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、15V、4V电源、万用表。
三:
实验原理
电阻丝在外力作用下发生机械形变时,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的关系为:
,式中
为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,
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组件,四个金属箔应变片分别贴在弹性物体的上下两侧,弹性体受压发生形变,应变片随弹性体形变被拉伸,或被压缩。
通过这些应变片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,其输出电压
,E为电桥电源电压,R为固定电阻值,式子表明单臂电桥输出为非线性,非线性误差为
。
四、实验内容与步骤
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。
可用万用表进行测量判别,R1= R2= R3= R4=350Ω。
2.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,将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差动放大器的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连,调节实验模块上调零电位器Rw4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
3.将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Rw1,使数显表显示为零。
4.在托盘上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g砝码加完。
记下实验结果填入下表,关闭电源。
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mV)
2.0
2.2
2.4
2.5
2.7
2.9
3.0
3.2
3.4
3.5
五:
实验结果
灵敏度:
计算线性误差:
六:
注意事项
1.加在应变传感器上的压力不应过大,以免造成应变传感器的损坏。
2.传感器模块要轻拿轻放,避免损坏。
实验二:
金属箔式应变片——半桥性能实验
一:
实验目的
比较半桥与单臂电桥的不同性能,了解其特点。
二:
实验仪器
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、15V、4V电源、万用表。
三:
基本原理
不同受力方向的两片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。
当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压
。
E为电桥电源电压,半桥输出与应变片阻值变化成线性关系。
四:
实验内容与步骤
1.变式传感器已装于应变传感器模块上。
2.差动放大器调零:
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,将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差动放大器的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连,调节实验模块上调零电位器Rw4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
3.R1、R2为实验模块左上方的应变片,注意R2应和R1受力状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。
接入桥路电源±4V,调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零。
4.在应变传感器托盘上放一只砝码,调节Rw3,改变差动放大器的增益,使数显电压表显示10mV左右,读取显示表数值,保持Rw3不变,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g砝码加完,记下实验结果,填入下表,关闭电源。
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mV)
10
21.8
33.4
45.3
57.4
69.4
81
92.7
104.8
116.7
五:
实验结果
灵敏度:
计算线性误差:
六:
注意事项
1.加在应变传感器上的压力不应过大,以免造成应变传感器的损坏。
2.传感器模块要轻拿轻放,避免损坏。
实验三:
金属箔式应变片——全桥性能实验
一:
实验目的
了解全桥测试电路的优点。
二:
实验仪器
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、15V、4V电源、万用表。
三:
实验原理
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U0=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差进一步得到改善。
四:
实验内容与步骤
1.应变传感器已安装在应变传感器实验模块上。
2.差动放大器调零:
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,将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差动放大器的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连,调节实验模块上调零电位器Rw4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
3.将受力相反(一片受拉,一片受压)的两只应变片接入电桥的临边,接入电桥调零电位器Rw1,直流电源4V(从主控台接入),电桥输出接到差动放大器的输入端Ui,检查接线无误后,合上主控台电源开关,调节Rw1,是电压表显示为零。
4.在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节Rw3,改变差动放大器的增益,使数显电压表显示0.020V左右,读取数显表数值,保持Rw3不变,依次增加砝码和读取相应的数显表数值,直到200g砝码加完,记下实验结果,填入下表,关闭电源。
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mV)
20
44.5
68.9
93.3
117.7
142.1
166.5
191
215
239
五:
实验结果
灵敏度:
计算线性误差:
六:
注意事项
1.加在应变传感器上的压力不应过大,以免造成应变传感器的损坏。
2.传感器模块要轻拿轻放,避免损坏。
实验四:
直流全桥的应用——电子称实验
一:
实验目的
了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二:
实验仪器
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、15V、4V电源、万用表。
三:
实验原理
电子秤实验利用全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始的电子秤。
四:
实验内容与步骤
1.将差动放大器调零,按全桥接线,打开直流稳压电源开关,调节电桥平衡电位器Rw1,使直流电压表显示为零。
2.将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器Rw3(增益即满量程调节)使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。
3.拿去托盘上的所有砝码,调节电位器Rw1(零位调节)使直流电压表显示为0.000V。
4.重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量量纲g,就可以称重。
5.把砝码依次放在托盘上,并读取相应的数显表值,直到200g砝码加完记下实验结果,填入下表,关闭电源。
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mV)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
五:
实验结果
灵敏度:
=0
计算线性误差:
=0
六:
注意事项
1.加在应变传感器上的压力不应过大,以免造成应变传感器的损坏。
2.传感器模块要轻拿轻放,避免损坏。
实验十三:
直流激励时霍尔传感器的位移特性实验
一:
实验目的
了解霍尔式传感器原理与应用。
二:
实验仪器
霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。
三:
实验原理
根据霍尔效应,霍尔电势UH=KHIB,其中KH为灵敏度系数,由霍尔材料的物理性质决定,当通过霍尔组件的电流I一定,霍尔组件在一个梯度磁场中运动时,就可以用来进行位移测量。
四:
实验内容与步骤
1.将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上,将传感器引线接到实验模板9芯航空插座中,按图接线。
2.开启电源,直流数显表选择“2V”档,将测微头的起始位置调到“1cm”处,手动调节测微头的位置,先使霍尔片大致在磁刚的中间位置(数显表大致为0),固定测微头,再调节Rw1使数显表指示为零。
3.分别向左、右不同方向旋动测微头,每隔0.2mm记下一个读数,直到读数近似不变,将读数填入下表。
X(mm)
8
8.2
8.4
8.6
8.8
9
9.2
9.4
9.6
9.8
U(mV)
-562
-397
-278
-203
-150
-110
-79
-53
-32
-15
X(mm)
10
10.2
10.4
10.6
10.8
11
11.2
11.4
11.6
11.8
U(mV)
0
11
22
31
38
43
47
50
53
55
4.作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
根据上图:
在X=[8,9.8]区间,传感器的灵敏度为:
线性度为:
根据上图:
在X=[10,11.8]区间,传感器的灵敏度为:
线性度为:
五:
注意事项
1.传感器要轻拿轻放,小心损坏。
2.注意螺旋测微头旋钮的距离不要太大,以免损坏传感器。
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- 检测 传感 技术 实验