传感器与自动检测技术实验指导书
串感器与自动检测技术实验指导书
红河学院工学院自动化系
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传感器与自动检测技术实验指导书
目 录
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 实验四 电容式传感器的位移特性实验
实验五 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验六 霍尔式传感器的应用——电子秤实验 实验七 电涡流传感器位移特性实验
实验八 被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 实验九 光纤传感器的位移特性实验 实验十 Cu50温度传感器的温度特性实验 实验十一 热电阻Pt100测温特性实验 实验十二 热电偶测温性能实验 附录一 温控仪表操作说明
附录二 《微机数据采集系统软件》使用说明 附录三
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附部分实验接线图
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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应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，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关系式为：
?R/R?K?
式中?R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，???l/l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元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压UO1?EK?/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：
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。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3= R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
应变片 托盘
引出线 固定垫圈 弹性体 限程螺丝 模块
固定螺丝 加热丝 应变片 图1-1 应变式传感器安装示意图
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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，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端Vo2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。
接主控箱 接数显表 电源输出 V 地
i加热 接主控箱 +4V 电源输出 -4V 接主控箱 电源输出 图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图
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。在电子秤上放上托盘，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、在电子秤上放置一只砝码，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。记下实验结果填入表一，关闭电源。
表一 单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量（g） 电压（mv） 5、根据表一计算系统灵敏度S，S=?u/?W（?u输出电压变化量；?W重量变化量）计
算线性误差：?f1=?m/yF ?S×100%，式中?m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF ?S满量程输出平均值，此处为200g。
五、思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。
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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、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Uo2=EK?/2。
三、需要器件与单元：同实验一。 四、实验步骤：
1、传感器安装同实验一。做实验（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零。
接主控箱电接数显表 源输出 Vi 地 接主控箱电源输出
图2-1 应变式传感器半桥实验接线图
2、根据图2-1接线。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，实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤，将实验数据记入表二，计算灵敏度S=?u/?W，非线性误差?f2。若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。
表二 半桥测量时，输出电压与加负载重量值
重量（g） 电压（mv） 五、思考题：
1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。
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