传感器原理与应用实验指导书

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1、传感器原理与应用实验指导书一、概述“THSRZ-1型传感器技术实训装置”是根据《中华人民共和国教育行业标准－电工电子类实训基地仪器设备配备标准》，教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求，按照职业教育的教学和实训要求研发的产品。适合高职院校、职业学校的仪器仪表、自动控制、电子技术与机电技术等专业的实训教学。二、设备构成实训装置主要由实训台、三源板、传感器和变送模块组成。1.实训台部分1k～10kHz  音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源：±15V、+5V、

2、±2~±10V、2~24V可调、  数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。2.三源板部分热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120oC，控制精度±1oC。转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500rpm。振动源：振动频率1Hz—30Hz（可调）。3.传感器及变送模块部分传感器包含金属应变传感器，差动变压器传感器，磁电传感器，Pt100温度传感器，K型热电偶，光电开关，霍尔开关。变送模块包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波器

3、、移相器、温度检测与调理等共五个模块。本实训台，作为教学实训仪器，传感器基本上都采用工业应用的传感器，以便学生有直观的认识，变送模块上附有变送器的原理框图，测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。三、实训内容本装置的实训项目共34项，包括基本技能实训项目25项，应用型实训项目9项。涉及压力、振动、位移、温度、转速等常见物理量的检测。通过这些实训项目，使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、的整个过程。[键入文字]第23页一金属箔式应变片――单臂电桥搭建一、实训目的：了解

4、金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥的接线方法和用途。二、实训仪器：实训台、应变传感器实验模块、托盘、砝码、万用表（自备）。三、相关原理：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：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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉

5、伸，或被压缩。图1-1应变传感器安装图图1-2单臂电桥接线图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，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压[键入文字]第23页Uo=（1-1）E为电桥电源电压，R为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=。四、实训内容与操作步骤1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。2．

6、差动放大器调零。从实训台接入±15V电源，检查无误后，合上实训台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭实训台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。4．加托盘后电桥调零。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，预热五分

7、钟，调节Rw1使电压表显示为零。5．在应变传感器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，计下数显表值，填入下表1-1，关闭电源。表1－1重量(g)电压(mV)五、实训报告根据表1－1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf1=Δm/yF..S×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；yF·S为满量程（200g）输出平均值。六、注意事项加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变

8、传感器的损坏！[键入文字]第23页二金属箔式应变片――半桥搭建一、实训目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，掌握其接线方法。二、实训仪器：同项目一三、相关原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为Uo=EKε/2=（2-1）E为电桥电源电压，式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。四、实训内容与操作步骤1．应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参