《传感器与变送器》实验指导书

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1、《传感器与变送器》实验指导书南京航空航天大学能源与动力学院2004.9《传感器与变送器》是一门实践性很强的课。为配合课程教学，对学生进行基木的测试实验能力训练，木课程安排四次实验。1・压力传感器静态特性标定及压力信号调理电路设计。2.转速测量及转速传感器标定。3.角位移测量及传感器的标定。4.位移测量及传感器LVDT的标定。通过上述四次实验要求学生达到：1.基本掌握上述各“参数”的测量方法和涉及的传感器标定方法；2.掌握试验设备和测试仪器的工作原理及其使用方法；3.能正确进行试验数据处理和对试验结杲进行分析，并独立写出试验

2、报告。实验压力传感器静态特性标定及压力信号调理电路设计一.实验目的及要求掌握压力传感器静态特性标定的方法和仪器的使用，并了解压力测量的基木电路。根拯实验记录数拯画出被标定的压力传感器的特性图并求出灵敏度，线性度和回差。二.实验设备本实验对压力传感器的静态特性进行标定，采用活塞压力计捉供标准压力源，图1・1为其工作原理图。被校压力传感器（或压力表）通过油路与加压砥码活塞腔、手摇泵连通，曲于手摇泵产生的压力P作用于舷码和压力传感器、P与作用在活塞上的专用祛码连同活塞自身重量所产生的力相平衡即P=G/S.实验步』由丁活塞压力计做

3、得很精密，所以校准精度可达±0.05%o图1・1活塞压力计1.检查活塞压力计是否放平。底盘上冇一水平泡，可通过底盘下四只调节螺钉进行调整；2.将压力传感器的电源和信号输出线分别与测量电路板上的人接线排的“+12U”、“GND”、“凶+”和“IN.”接线端子相连，并将数字电压表也与“IN*”和“IN「相连接；3.接通测量电路板的电源，按照标定的压力传感器供电电源耍求、通过调测量电路板上的可调电位器4,将供给传感器的电源调至耍求数值；4.打开油杯，左旋手轮，使泵腔内充满油液，并将封闭传感器和祛码盘油腔的阀针也打开注意：祛码盘油

4、腔的阀针一定要打开，以避免损坏传感器；5.关闭油杯阀针，并使祛码盘的祛码为0.05MR/,然后右旋手轮产生压力,使承重祛码托盘升起，直到托盘下的刻线与定位指示筒上的刻线对齐为止（刻线见实物），此时为平衡位置，这时产生的压力P=0.05M/^/c7772o把压力P、数字电压表的显示值儿记入表1,接着继续右旋手轮，使托盘下的刻线超过平衡位置，然后左旋手轮使托盘下的刻线重新降到平衡位置，记下此吋的数字电压表显示值y；;1.增加確码重量，每块祛码所能产生的压力标在祛码上。每增加一次砥码、右旋手轮上升到平衡位置记卜'P、）、，再继续

5、右旋手轮使Z超过平衡位置再左旋手轮降到平衡位置记下如此依次增加袪码，直到祛码加到被标定的压力传感器满量程为止。注意：儿值一定要在“加载”情况下记录，如果加载过程屮右旋手轮使托盘刻线超过了平衡位置，应先左旋手轮使托盘刻线低于平衡位置，然后再右旋手轮达到平衡位置。相反，），；一定要在“减载”情况下记录。在全部试验过程中，应使托盘连同耘码及活塞沿顺时针（或逆时针）方向以30〜120转/分的速度转动，以克服静摩擦力。2.重复步骤4、5、6,每点做5次并记下毎点、毎次压力及数字电压表的数值记入表1O四.数据整理1.根据表1的数据画出

6、被标定传感器的Y-P特性曲线；2.求灵敏度4p△〃桥3.求线性度ymax（心）喰为最大排线性谋差，儿^为量程4.回差w回=S^iliixioo%ymax%=扣;-x）5.用最小二乘法求传感器的直线方程：y=b+KP川工用兀一工-〃工用_（工片）2方二工用•工兀一工〃工弓兀"吃Pl（工时表1次数P{MPa)数字电压表1显示值（mV）y；（加载）y（减载）102345678910五.压力信号调理电路设计压力传感器的输出信号往往较小，需要经过调理放大后，再进行测量。常用的调理放大电路有单运放放大器、双运放放大器、三运放放大器

7、、集成仪表放大器(如AD620、AD623等)等。本设计要求设计曲三运放构成的测量压力信号的仪表放大器。1.基本要求：(1)应用集成运放OP07设计三运放数据放大器；(2)压力信号在0〜20处范围内经调理后，信号输出为0〜5U；(1)具有增益可调，对压力传感器和调理电路具有调零功能。2・设计内容：(1)确定压力测量调理电路设计方案；(2)进行电路参数即增益计算，元件数值选定；(3)进行屯路调试，确定测量精度和直流共摸抑制比。3.参考资料(I)电路及放大原理由三运放构成的仪表放大器原理图如下图所示，图1-2三运放电路原理图如

8、上图，由运算放大器特性可知0P〔：7-=7+=71QP2；卩+=卩2由分压原理可得眄二匕+尽¥&心_卩）讥（1+貪阳-辭=d+-贪久并由于放大器0P3为差值放大器，故可知久二才•少2_V1）所以其差值放人倍数为当要改变增益吋，仅须调整可变电阻R1即可。（2）共模抑制和差模信号仪表放大器将两个信号的差值放