传感器检测报告汇总.docx
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传感器检测报告汇总
传感器检测与仪表
实验报告
课程(项目)名称:
检测技术与仪表
学
班
姓
业:
号:
绩:
自控
实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥
一、实验目的:
了佛金屈箔式应变ft単臂单桥的工作总理和工作情況。
二、实验仪器:
直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源。
旋钮初始位置:
直流稳压电源打到土2V档,F/V表打到2V档,差动放大增益最大。
三、实验步骤:
(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双
T-行梁前iiTF戊.座匕町以上、卜I前、几左、右遞节°
(2)将差动放大器调零:
用连线将差动放大器的正(+)、负(―)、地短接。
将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口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F/V表显示为零,关闭主、副电源。
(F/V表、差放
地共地)
(3)根据图4接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。
Rx为应变片;将稳压电源的切换开关置土4V档,F/V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W1使F/V表显示为零(粗调),然后将F/V表置2V档,再调电桥W1(慢慢地调),使F/V表显示为零(细调)。
图4
(4)将测微头转动到10mm刻度附近,安装到双平等梁的自由端(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F/V表显示最小,再旋动测微头,使F/V表
显示为零(细调零),「別应为也?
「氐讦\i七个別訂a
(5)――往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移记下F/V表显示的值。
建议每旋
动测微头一周即△X=0.5mm
X(mm)
5.65
6.15
6.65
7.15
7.65
8.15
8.65
9.150
9.65
10.15
V(mV)
-114
-100
-86
-74
-63
-49
-37
-21
-12
0
X(mm)
15.15
14.65
14.15
13.65
13.15
12.65
12.15
11.65
11.15
10.65
V(mV)
115
103
93
82
70
60
46
34
21
11
(6)据所得结果计算灵敏度S=△V/AX(式中△X为梁的自由端位移变化,△V为相应F/
V表显示的电压相应变化)。
(7、'
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,让学生组桥容易。
(2)为确保实验过程中输出指示不溢出,适当减小差动放大增益,此时差动放大器不必重调零。
(3)側二勺券时应将低频霍域器怕常茂关至诫〉収减小桥旳樹匚
四、数据处理
由图计算得出灵敏度(即直线斜率):
S=AV/AX=23.94
五、实验结论
当变化的阻值远远小于定阻阻值时,电桥的输出电压与应变成线性关系。
六、教师评语
实验二金属箔式应变片:
半桥
一、实验目的:
了解金属箔止应变片.苣币半济代L作乩*1丨作供;兄。
二、实验仪器:
直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、F/V.
旋钮初始位置:
直流稳压电源打倒土2V档,F/V表打到2V档,差动放大增益最大。
三、实验步骤:
(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双
t-行梁前tn的文座匕町以匕氏前、几芹、右
(2)将差动放大器调零:
用连线将差动放大器的正(+)、负(―)、地短接。
将差动放大器
的输出端与F/V表的输入插口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F/V表显示为零,关闭主、副电源。
(3)根据图4接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。
Rx为应变片;将稳压电源的切换开关置土4V档,F/V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W1使F/V表显示为零(粗调),然后将F/V表置2V档,再调电桥W1(慢慢地调),使F/V表显示为零(细调)。
图4
(4)将测微头转动到10mm刻度附近,安装到双平等梁的自由端(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F/V表显示最小,再旋动测微头,使F/V表显示为零(细调零),1“就访翠收汕ms刻取和咧度仁
(5)――往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移记下F/V表显示的值。
建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm
(6)据所得结果计算灵敏度S=△V/AX(式中△X为梁的自由端位移变化,△V为相应F/
X(mm)
10.15
10.65
11.15
11.65
12.15
12.65
13.15
13.65
14.15
14.65
V(mV)
0
26
55
82
109
136
163
190
217
245
X(mm)
15.15
15.65
16.15
16.65
17.15
17.65
18.15
18.65
19.15
19.65
V(mV)
273
300
329
357
385
413
440
467
495
523
V表显示的电压相应变化)
(7)实脸完比•关习丰、刑电頑,析右花谊转工初妊位兰‘
四、数据处理
测微头刻度为零位的相应刻度为10.15mm
半桥应变片位移与电压关系
GOO
由图计算得出灵敏度(即直线斜率):
S=AV/AX=55.12
五、实验结论
当变化的阻值远远小于定阻阻值时,电桥的输出电压与应变成线性关系。
且与单臂电桥相比,在误差允许的范围内,其灵敏度提高了2倍。
六、教师评语
实验三金属箔式应变片:
全桥
一、实验目的
r笳金屈箔式应变差动仝桥的工作总珂和工作情況。
二、实验仪器
直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源。
旋钮初始位置:
直流稳压电源打倒土2V档,F/V表打到2V档,差动放大增益最大。
三、实验步骤
(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双
T-行梁前iiTF戊座匕町以上、卜I前、几左、右遞节°
(2)将差动放大器调零:
用连线将差动放大器的正(+)、负(―)、地短接。
将差动放大器
的输出端与F/V表的输入插口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F/V表显示为零,关闭主、副电源。
(3)根据图4接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。
Rx为应变片;将稳压电源的切换开关置土4V档,F/V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W1使F/V表显示为零(粗调),然后将F/V表置2V档,再调电桥W1(慢慢地调),使F/V表显示为零(细调)。
X(mm)
5.75
6.25
6.75
7.25
7.75
8.25
8.75
9.25
9.75
10.25
V(mV)
-440
-395
-345
-296
-248
-203
-150
-100
-49
0
X(mm)
10.75
11.2
11.75
12.25
12.75
13.25
13.75
14.25
14.75
15.25
V(mV)
48
5
97
146
194
240
288
335
378
418
461
(6)据所得结果计算灵敏度S=△V/AX(式中△X为梁的自由端位移变化,△V为相应F/
V表显示的电压相应变化)。
(”
图4
(4)将测微头转动到10mm刻度附近,安装到双平等梁的自由端(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F/V表显示最小,再旋动测微头,使F/V表
显示为零(细调零),:
.:
q心加丛帔如门m严刃龙甘"
(5)――往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移记下F/V表显示的值。
建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm
四、数据处理
测微头刻度为零位的相应刻度为10.25mm
全桥应变片位移与电压关系
由图计算得出灵敏度(即直线斜率):
S=AV/AX=96.23
五、实验结论
当变化的阻值远远小于定阻阻值时,电桥的输出电压与应变成线性关系。
且
与半桥相比,在误差允许的范围内,其灵敏度提高了2倍,与单臂电桥相比,其
灵敏度提高了4倍。
六、教师评语
实验四热电偶原理及现象(T)型
一、实验目的
了解热电偶的原理及现象
二、实验仪器
-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(1-100倍)。
三、实验步骤:
(1)了解热电偶原理:
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。
(2)了解热电偶在实验仪上的位置及符号,实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的
简易热电偶,分度号为T。
实验仪有二个热电偶,它封装在双平行梁的上片梁的上
表面(在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点,就是热电偶)和下片梁的下表面,
二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。
、
(3)将差动放大器调零:
用连线将差动放大器的正(+)、负(-)、地短接。
将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口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F/V表显示为零,关闭主、副电源。
(4)按图4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(18)。
图1
(5)将—15V直流电源接入加热器的一端,加热器的另一端接地,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。
(320mv)
(6)根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:
Eab(t,O)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0)
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。
0——0C
1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)/100*2(100为差动放大器的放大倍数,2为二个热电偶串联)。
40.2度
2.热端温度为室温,冷端温度为0C,铜—康铜的热电势:
Eab(tn,to):
查以
下所附的热电偶自由端为0C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。
3•计算:
热端温度为t,冷端温度为0C时的热电势,Eab(t,to),根据计算结果,查分度表得到温度t。
56.8度
(7)实验完毕关闭主、副电源,尤其是加热器-15V电源(自备温度计测出温度后马上拆去
—15V电源连接线)其它旋钮置原始位置。
思考:
(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?
铜一康锢热电偶(井度号T)分度駅5=此)
工柞端
00
10
20
30
40
50
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电动
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-200
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-2.788
_3.08?
0
0.000
0.391
0.789
L196
1.61L
2.035
2.467
2.908
3.357
3.813
100
4.277
4.749
5.227
J.712
6.204
6,702
7.3CF7
7.7L8
8.235
8,757
200
9.286
9.320
10.360
2905
11.456
12.011
12.572
13.137
13.707
14.251
300
14.&60
15.44J
L6.O3O
16.621
17.217
17.916
18.420
19.027
20,252
400
四、数据处理
测试室温是18C,接入加热器待电压稳定后的值是320mv,根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:
Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0)计算热端温度。
Eab(t,tn)=(f/v显示表E)/100*2(100为差动放大器的放大倍数,2为二个热电偶串联)=40.2C,Eab(tn,to)由图中可以估算,Eab(tn,to)=0.7094C,最后根据插值法计算热端温度为56.8C
思考:
(1)为什么差动放器接入热电偶后需再调差放零点?
答:
差动放大器的最显著特点就是电路的对称性,在没接入热电偶的时候,
电路有可能已经调到零输出。
接入热电偶,恐怕就破坏了电路的对称性,所以需再调差放零点。
(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?
答:
热电偶测温的时候,首先仪器中的差动放大器放大的倍数接近100,所
以由差动放大器放大后的热电势并不是十分精确,因此查表所得的热端温度也是近似值,而且仪器随时间有所损耗,使得测量值出现误差,然后随着温度的升高,采样系统会引入许多干扰,想要有更加精确的测量可以增加一些温度补偿电路。
五、实验结论
通过本次实验,我们进一步了解了热电偶的工作特性,理解了热电偶测温系统的相关原理,在以后的实际应用中更加得心应手。
六、教师评语
实验五PN结温度传感器测温实验(998型)
一、实验原理
晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。
例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1C时,下降约2.1mV,利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。
它具有线性好、时间常数小(0.2〜2秒),灵敏度高等优点,测温范围为-50C〜+150C。
其不足之处是离散性大互换性较差。
、实验目的
了解PN结温度传感器的特性及工作情况。
三、实验仪器
F/V表、
主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、
加热器、电桥、水银温度计(自备)。
旋钮初始位置:
直流稳压电源土6V档,差放增益最小逆时针旋到底(1倍),电压放大器幅度
最大4.5倍。
四、实验步骤
(1)了解PN结,加热器,电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。
(2)观察PN结传感器结构、用数字万用表二级管”档,测量PN结正反向的结电压,得出其结
果。
正向结电压:
0.746反向结电压:
1
⑶把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线(51K)与PN结传感器的正端相连,并按图4接好放大电路,注意各旋钮的初始位置,电压表置2V档。
更r差放电压放大F/v表
(4)开启主、副电源,调节RD(W1)电位器,使电压表指示为零,同时记下此时水银温度计的
室温值(△t)O
(5)将-15V接入加热器(—15V在低频振荡器右下角),观察电压表读数的变化,因PN结温
度传感器的温度变化灵敏度约为:
-2.1mV/C。
随着温度的升咼,其PN结电压将下降△V,
MAV电压经差动放大器隔离传递(增益为1),至电压放大器放大4.5倍,此时的系统灵敏
即可利用这一结果,将电压值转换成温度值,从而演温度值(AT)。
此时该点的温度为AT+Ato
此实验完成后应立即将-15电源拆去,以免影响梁上
度S~10mV/C。
待电压表读数稳定后,示出加热器在PN结温度传感器处产生的注意事项:
(1)该实验仅作为一个演示性实验。
(2)加热器不要长时间的接入电源,的应变片性能。
问题
1、分析一下该测温电路的误差来源。
答:
差动放大器放大后的热电势并不是十分精确,仪器随时间有所损耗,使得测量值出现误差,然后随着温度的升高,采样系统会引入许多干扰。
2、如要将其作为一个0〜100C的较理想的测温电路,你认为还必须具备哪些条件?
答:
室内温度变化较小,实验仪器精度较大,PN结电压随温度变化更敏感。
五、数据处理
正向结电压:
0.746反向结电压:
1,AV=300mv,S~10mV/C,此时该点的温度为AT+At=51C
六、实验结论
PN结电压是随温度变化而变化,只是根据材料的不同,灵敏度有所不同,根据相应的灵敏度换算即可得到测量的温度,在误差的允许范围内,其测量值还是比较接近实际值的,测量精度能够满足要求。
七、教师评语
实验六热敏电阻演示实验(998型)
一、实验原理
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热敏电阻测温范围为:
-50C〜+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、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。
二、实验目的
了解NTC热敏电阻现象。
三、实验仪器
加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、—15V稳压电源、F/V表、主副电源。
話
四、实验步骤
(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。
(2)将F/V表切换开关置2V档,直流稳压电源切换开关置土2V档,按图5接线,开启
主.副电源,调整W1(RD)电位器,使F/V表指示为100mV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)
V+2V
接入加热器后,输入电压由100mv变为112mv由此可见,当温度升高时,RT阻值隆低,Vi升高。
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