检测与转换技术实验指导书(新)

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1、检测与转换技术实验指导书岳舟编湖南人文科技学院通控系二○一○年概述YL系列传感器与测控技术综合实验台是为适应不同类别、不同层次的专业需要，最新推出的集信号检测、仪表控制为一体的新产品。YL系列传感器与测控技术综合实验台主要用于各大、专院校开设的“传感器原理”、“检测与转换技术”、“非电量电测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“微机原理与接口技术”、“机械量电测”等课程的实验教学。YL系列传感器与测控技术综合实验台采用的传感器大部分是工业结构，便于学生加强对书本知识的理解；运用模块化的设计思想，使实验贯穿整个教学过程，真正做到理

2、论与实践的有机结合；标准信号采集卡和控制功能的加入，拓宽了实验面，提高了实验水平。更有助于课程设计、毕业设计的开展，能够使学生在实验过程中通过信号的拾取、转换、分析，大大提高其作为一名科技工作者应当具备的基本操作技能与动手能力目录实验一金属箔式应变片——电桥性能实验1实验二压电式传感器测量振动实验5实验三霍尔式传感器实验7实验四电容式传感器实验10实验五电涡流传感器实验13实验一金属箔式应变片——电桥性能实验一、实验目的1、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。2、比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。3、

3、了解全桥测量电路的特点。二、实验设备与器件　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）三、实验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：式中为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，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。不同受力方向的两片应变片接入电桥作

4、为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变电阻值和应变量相同时，其桥路输出电压。全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1=R2=R3=R4其变化值R1=R2=R3=R4时，其桥路输出电压。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。四、实验内容1、单臂电桥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

5、热丝阻值为50Ω左右。15图1-1应变式传感器安装示意图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。图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图3）将应变式传感器得其中一个应变片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

6、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。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）在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应得数显表值，直到500g(或200g)砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。15表1-1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1-1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：δf1=△m/yF·S×100%，

7、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值，yF·S满量程输出平均值，此处为500g或200g。2、差动半桥1）传感器安装同单臂电桥，见图1-1。做单臂电桥2）的步骤，实验模块差动放大器调零。2）根据图1-3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变边。接入桥路电源，调节调零电位器Rw1进行桥路调零，实验步骤3、4同实验一中的4、5的步骤，将实验数据记入表1-2，计算灵敏度，非线性误差。若实验时无数值显示说

8、明R1与R2为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。图1-3应变式传感器半桥实验接线图表1-2半桥输出电压与加负载重量值15重量（g）电压(mv)3、差动全桥1、传感器安装同单臂电桥，见图1-1。2、根据图1-4接线，实验方法与差动半桥相同。将实验结果填入表1-3；进行灵敏