传感器实验讲义(新大纲)

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1、传感器原理与应用实验讲义南阳师范学院物理与电子工程学院34目录实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥……………………………2实验二金属箔式应变片温度效应及补偿………………………………5实验三差动变压器（互感式）的性能……………………………………7实验四电涡流式传感器的静态标定………………………………………9实验五差动变面积式电容传感器的静态及动态特性………………11实验六磁电式传感器的性能……………………………………………13实验七霍尔传感器的直流激励特性……………………………………15实验八压电式传感器的动态响应实验……………

2、……………………17实验九热电偶原理及分度表的应用……………………………………19实验十光纤位移传感器静态实验………………………………………22附录一电路原理图…………………………………………………………24附录二传感器安装示意图………………………………………………29附录三《微机数据采集系统软件》使用说明…………………………3134实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥实验目的：了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当

3、用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，∑；当两个应变片组成差动状态工作，则有∑；用四个应变片组成两个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R，∑。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依

4、次增大。实验仪器：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源。旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下两片梁的外表面各贴两片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正(+)、负(–)、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi34相连；开启主、副

5、电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮，使F/V表显示为零，关闭主、副电源。3、根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档，调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。V直流稳压电源①⑩④②⑦⑧③⑤11RX−差动放大器直流电压表电桥平衡网络+R1R2R3rW1+4V-4V副电源W2W1W2W1CR2R1rR3电

6、桥开①②③⑥⑧⑦⑨④⑤1011图14、将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平行梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使F/V表显示最小，再旋动测微头，使F/V表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。5、往上或往下旋动测微头，使梁的自由端产生位移，记下F/V表显示的值。建议每旋动测微头一周即∆X=0.5mm记一个数值填入下表：位移（mm）电压（mv）6、根据所得结果计算系统灵敏度S=ΔV/ΔX（式中ΔV为F/V显示的相应电压变化，ΔX为梁的自由端位移变化）。注意事项：341

7、、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。3、电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA。34实验二金属箔式应变片温度效应及补偿实验目的：了解温度对应变测式系统的影响。实验原理：温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试件材料的线膨胀系数不同，由此引起测试系统输出电压发生变化。用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如图2所示。V0R2R1R3R4图2在电桥中，R1为工作片，R2为补偿片

8、，R1=R2。当温度变化时两应变片的电阻变化，ΔR1与ΔR2相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R1R4=R2R3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片位置相差90˚，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。实验仪器：可调直流稳压电源、-15V不