传感器实验报告.docx
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传感器实验报告.docx
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传感器实验报告
传感器实验报告
姓名
学号
专业年级
实验题目
电阻应变片传感器性能实验
实验目的
1.了解金属箔式应变片的应变效应;
2.比较单臂、半桥、全桥的不同性能,了解其灵敏度和非线性度的特点。
实验原理
电阻应变片传感器由粘贴了电阻应变敏感元件的弹性元件和变换测量电路组成。
被测力学量作用在一定形状的弹性元件(如悬臂梁、双孔悬臂梁等)上使之产生形变,这时,粘贴在上面的电阻应变敏感元件将力学量引起的形变转化为电阻值的变化,之后,采用变换测量电路将电阻的变化转化为电压的变化,作为输出量。
使用最多的电阻应变敏感元件是金属或半导体电阻应变片。
实验设备
CSY2000型传感器系统试验仪、应变模板、托盘、砝码(10个)
实验内容
1.直流单臂电桥电阻应变片性能检测
2.直流半桥电阻应变片性能检测
3.直流全桥电阻应变片性能检测
实验步骤
(1)差动放大器调零:
①调整放大器的增益:
调节放大器增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底,再顺时针旋转2圈);②放大器的两个输入端短路接地;③连线使主机为模块电路提供电源:
模板上的±15V、⊥与主机箱±15V、⊥分别相连;④调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使放大器输出为0;⑤调零结束后拆除短路线。
(2)根据图接线可任选上梁或下梁中的一个应变片,图中每两个节点之间可理解为一根实验连接线,注意连接方式,勿使直流激励电源短路;检查确认无误时才能连上应变桥的直流工作电压;更换应变片前先断开电源)。
(3)将托盘安装到托盘支点上。
(4)电桥预调平衡:
调节桥路平衡电位器RW1,使系统输出为零。
(5)在应变传感器的托盘上放置一只砝码(20g),读取系统输出值,依次增加砝码,并读取输出电压值,直到加完10个砝码,实验数据填入表中。
(6)分别将电桥接成半桥、全桥,重复实验步骤2-5
实验结果记录及分析
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mV)
单臂
4.0
8.9
14
18.6
23.5
28.2
33.3
39.2
43.6
48.7
半桥
9.1
20.1
31.0
41.0
49.9
60.1
70.0
79.5
89.6
100
全桥
19.0
39.9
58.3
76.9
96.3
115.5
133.5
153.2
170.4
190.1
传感器实验报告
姓名
学号
专业年级
实验题目
实验一:
电容式传感器性能试验
实验二:
差动电感传感器性能实验
实验目的
实验一:
1、了解电容传感器的结构。
2、熟悉差动式变面积电容传感器灵敏度的测量原理和方法。
3、了解电容变换器的变换原理
实验二:
1、了解差动变压器测量位移的方法。
2、了解差动变压器测量振动的方法。
实验原理
实验一:
电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。
电容,其中,为两极板间介质的介电常数,d为两极板内表面的距离,A为极板重叠面积。
通过构建不同的传感器结构和测量电路,可以选择ε、A、d三个参数的其中两个参数不变,而一个参数改变,从而构造出测量谷物干燥度(ε变)、测位移(d变)和测量液位(A变)等多种电容传感器。
实验二:
差动变压器的工作原理:
差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段式和三段式,本实验采用三段式结构。
当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移,从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级反向串接(*同名端连接),就引出差动电势输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
零点残余电压:
由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称,初级线圈的纵向排列的不均匀性,二次级的不均匀、不一致,铁芯B-H特性的非线性等,因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零,称其为零点残余电压。
实验设备
实验一:
主机箱、电容传感器、电容模板、螺旋测微头。
实验二:
主机箱、差动变压器、差动模板、测微头、示波器、移相模板、振动源
实验内容
实验一:
差动式电容传感器灵敏度的测量
实验二:
差动变压器测量位移
差动变压器测量振动
实验步骤
实验一;
1、观察电容传感器结构,将电容传感器接入模板,并按图接线。
2、将放大电路的放大增益调整到适当大小:
先调整Rw逆时针转到底再顺时转3圈,使Rw处于中间位置。
3、调整电容传感器的零状态:
旋转螺旋测微头改变动极板的位置,使电路输出接近0V
4、测量并读数:
从零位置开始转动测微头共5圈后,把此时作为起点。
反方向每转动测微头1圈(即△X=0.5mm位移)记录电路输出值,将数据填入表。
5、关闭电源,整理实验器件。
6、完成实验报告:
根据表,作出△X-V实验曲线,计算电容传感器的系统灵敏度S。
实验二:
<1>差动变压器测量位移
1、将差动变压器和测微头安装在实验模板的支架座上,差动变压器原理图已印刷在实验模板上,L1为初级线圈;L2、L3为次级线圈;*号为同名端,如图。
2、差动变压器的原边L1的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv端子引入,检查接线无误后合上总电源开关,调节音频振荡器的频率为4-5KHz(可用主机箱的频率表输入Fin来监测);调节输出幅度峰峰值为Vp-p=2V(可用示波器监测:
X轴为0.2ms/div)。
差动变压器性能实验安装、接线图
3、松开测微头的安装紧固螺钉,移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p为较小值(变压器铁芯大约处在中间位置),拧紧紧固螺钉,仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小值(零点残余电压)并定为位移的相对零点。
这时可以左右位移,假设其中一个方向为正位移,另一个方向位移为负,从Vp-p最小开始旋动测微头的微分筒,每隔0.2mm(可取10-25点)从示波器上读出输出电压Vp-p值,填入下表,再将测位头退回到Vp-p最小处开始反方向做相同的位移实验。
4、根据表画出Vop-p-X曲线,作出位移为±1mm、±3mm时的灵敏度和非线性误差。
<2>差动变压器测量振动
1、将差动变压器按图33卡在传感器安装支架的U型槽上并拧紧差动变压器的夹紧螺母,调整传感器安装支架使差动变压器的铁芯连杆与振动台中心点磁钢吸合并拧紧传感器安装支架压紧螺帽,再调节升降杆使差动变压器铁芯大约处于线圈的中心位置。
2、按图33接线,并调整好有关部分,调整如下:
(a)检查接线无误后,合上主机箱电源开关,用频率表、示波器监测音频振荡器LV的频率和幅值,调节音频振荡器的频率、幅度旋钮使LV输出4~5KHz左右、Vop-p=2V的激励电压。
(b)用示波器观察相敏检波器输出(图中低通滤波器输出中接的示波器改接到相敏检波器输出),调节升降杆(松开锁紧螺钉转动升降杆的铜套)的高度,使示波器显示的波形幅值为最小。
(c)仔细调节差动变压器实验模板的RW1和RW2(交替调节)使示波器(相敏检波器输出)显示的波形幅值更小,基本为零点。
(d)用手按住振动平台(让传感器产生一个大位移)仔细调节移相器和相敏检波器的旋钮,使示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。
(e)松手,整流波形消失变为一条接近零点线(否则再调节RW1和RW2)。
(f)振动源的低频输入接上主机箱的低频振荡器,调节低频振荡器幅度旋钮和频率旋钮,使振动平台振荡较为明显。
用示波器观察放大器相敏检波器Vo及低通滤波器的Vo波形。
3、保持低频振荡器的幅度不变,改变振荡频率(频率与输出电压Vp-p的监测方法与实验十相同)用示波器观察低通滤波器的输出,读出峰-峰电压值,记下实验数据,填入下表33
4、根据实验结果作出梁的振幅-频率特性曲线,指出自振频率的大致值,并与实验七用应变片测出的结果相比较。
5、保持低频振荡器频率不变,改变振荡幅度,同样实验可得到振幅与电压峰峰值Vp-p曲线(定性)。
6、实验完毕,关闭电源。
实验结果记录及分析
实验一:
电容传感器位移实验数据
X
mm
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
V
mV
0.46
0.41
0.33
0.24
0.15
0.07
0.00
-0.04
-0.11
-0.15
注意事项:
1、电容式传感器实验中,电容动片与两定片间距须相等,必要时可稍作调整。
位移和振动时不可有擦片现象,否则会引起输出信号畸变。
2、如果放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波,可将电容变换器增益适当减小。
实验二:
差动变压器性能实验数据
V/mV
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
X/mm
120
100
80
60
80
100
120
140
160
180
<1>注意事项:
1、从Vp-p最小处决定位移方向后,测微头只能按所定方向调节位移,中途不允许回调,否则,由于测微头存在机械回差而引起位移误差;所以,实验时每点位移量须仔细调节,绝对不能调节过量,如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或者回到零点重新做实验
2、当一个方向行程实验结束,做另一方向时,测微头回到Vp-p最小处时它的位移读数有变化(没有回到原来起始位置)是正常的,做实验时位移取相对变化量△X为定值,只要中途测微头不回调就不会引起位移误差。
3、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小
<2>差动变压器振动测量数据
F(Hz)
9.1
9.3
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
10
Vp-p(V)
0.6
0.8
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
注意事项:
低频激振电压幅值不要过大,以免梁在自振频率附近振幅过大。
传感器实验报告
姓名
学号
专业年级
实验题目
实验一:
压电式传感器性能试验
实验二:
霍尔式传感器特性试验
实验目的
实验一:
了解压电传感器测量振动的原理和方法
实验二:
了解霍尔式传感器原理与应用。
实验原理
实验一:
某些离子型晶体的电介质,当沿着一定方向对其施力使它变形,其内部就产生极化现象,在它的两个表面产生符号相反的电荷,当外力消失,就恢复到不带电状态;当外力方向改变,电荷的极性随着改变。
这种现象称为正压电效应,简称压电效应。
相反,当在电介质极化方向施加电场,这些电介质会产生变形。
这种现象称为逆压电效应,或称电致伸缩效应。
实验二:
磁电感应式传感器是利用电磁感应原理,将运动速度转化成感应电动势。
它不需要辅助电源,就能把被测对象的机械能转化成易于测量的电信号,是一种有源传感器,也称为电动式传感器。
实验设备
实验一:
主机箱、压电模板、振动源、示波器、移相模板
实验二:
主机箱、霍尔模板、霍尔传感器、测微头、移相模板、示波器、转动源。
实验内容
实验一:
实验二:
直流激励、交流激励
实验步骤
实验一:
1、按图所示将压电传感器安装在振动台面上(与振动台面中心的磁钢吸合),振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器,其它连线按图示意接线。
图压电传感器振动实验安装、接线示意图
2、合上主机箱电源开关,
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