东南大学现代监测技术实验报告

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1、东南大学自动化学院实验报告课程名称：现代检测技术实验1、3、5、8、9实验名称：现代检测技术院（系）：自动化专业：自动化姓名：谢嘉宇学号：08011209实验室：实验室实验组别：同组人员：周宸楠叶占伟实验时间：2013年11月16日评定成绩：审阅教师：目录一．金属箔式应变片——单臂电桥性能实验二．金属箔式应变片——全桥性能实验三．差动变压器的性能实验四．差动变压器的应用—振动测量实验五．电容式传感器的位移实验一．实验目的和要求1、了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。3、了解全桥测量电路的

2、优点。5、了解差动变压器的工作原理和特性。8、了解差动变压器测量振动的方法。9、了解电容式传感器结构及其特点。二．实验原理1、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：ΔR／R＝Kε。式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/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，通过它反映被测部位受力状态的变化。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

3、压Uo1=EKε/4。3、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，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Uo3＝KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。5、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

4、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），引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。8、由差动变压器性能实验基本原理可知，当差动变压器的铁芯连接杆与被测体连接时就能检测到被测体的位移或振动。9、利用电容C＝εA／d的关系式，通过相应的结构和测量电路，可以选择ε、A、d三个参数中保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可以组成测介质的性质（ε变）、测位移（d变）和测距离、液位（A变）等多种电容传感器。本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感

5、器，如图3-6所示：由二个圆筒和一个圆柱组成。设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=ε2pｘ／ln(R／r)。图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生ΔX位移时，电容量的变化量为ΔC=C1－C2=ε2p2ΔX／ln(R／r)，式中ε2p、ln(R／r)为常数，说明ΔC与位移ΔX成正比，配上配套测量电路就能测量位移。一．实验方案与实验步骤实验一：1、根据图3工作原理图、图2接线示意图安装接线。2、放大器输出调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi

6、＝0)；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。3、电桥调零拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。4、应变片单臂电桥实验在应变传感器的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（或500g）砝码加完。实验结果填入表1，画出实验曲线。5、根据表2-

7、1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU为输出电压变化量，ΔW为重量变化量）和非线性误差δ。δ=Δm/yFS×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。6、利用虚拟仪器进行测量。实验三：1、根据图4工作原理图、图5接线示意图安装接线。2、差动放大器调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，用导线将两输入口短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将

8、主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。3、电桥调零恢复实验模板上放大器的两输入口接线，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零。4、应变片全桥实验在应变传感器的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（或500g）砝码加完。5、计算灵敏度S＝U／W，非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。6、利用