传感器技术实验指导书（页）

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1、传感器技术实验指导书淮阴工学院电子工程系THSRZ-1型传感器系统综合实验装置简介实验台主要山试验台部分、三源板部分、处理（模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。1.实验台部分这部分设有lk〜10kHz音频信号发牛器、1〜30Hz低频信号发生器、直流稳压电源±15V、+5V、±2-±10V、2・24V可调四种、数字式电压表、频率/转速表、定吋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〜120°C转动源：2〜24V直流电源驱动，转速可调在0-4500RPM（转/分）振动源：装冇振动台1Hz—30Hz（可调）3.处理（模块）电路部

2、分包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块。4.数据采集、分析部分为了加深对口动检测系统的认识，本实验台增设了USB数据采集卡及微处理机组成的微机数据采集系统（含微机数据采集系统软件）。14位A/D转换、采样速度达300kHz,利用该系统软件，可对学生实验现场采集数据，对数据进行动态或静态处理和分析，并在屏幕上生成十字坐标曲线和表格数据,对数据进行求平均值、列表、作曲线图等处理，能对数据进行分析、存盘、打卬等处理，实现软件为硬件服务。二、实验内容结合本装査的数据采集系统，

3、不用外配示波器，可以完成人部分常用传感器的实验及应用。实验一、金属箔应变片的性能研究实验1金属箔式应变片一一单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥丁•作原理和性能。二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、祛码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（白备）。三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形吋，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：AR/R=K£,式中AR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，e=Al/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，

4、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伸，或被压缩。图1-1R2O&O"R1G-&0怪R3R4QO应变传感器实验模板接主控箱接数显表电源输出Vi地IIILL+15VGND-15V#RpRw3+4vHI]0i>◎蓉、*怪皮变R2W2R10Uoi—R12R14匚R15^IC4R17R19U02-ERw4+EoRJcRW2IC2图1-2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-个单臂电桥，其输出电压Uo=—AA/7?(1-1)E为电桥电源

5、电压，R为固定电阻值，式1・1表明单臂电桥输岀为非线性，非线性课差为L=---—-100%o2R四、实验内容与步骤1.图1・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Rl、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别,Rl=R2=R3=R4=350Q。2.从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端U°2接数显电压表（选样2V档），调节电位器Rw4,使电压表显示为OV。Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。3.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，见图1・2,

6、接好电桥调零电位器Rwl,直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui,检查接线无谋后，合上主控台电源开关，调节Rwl,使电压表显示为零。4.在应变传感器托盘上放置一只祛码，调节Rw3,改变差动放人器的增益，使数显电压表显示2mV,读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加祛码和读取相应的数显表值，直到200g祛码加完，计下实验结果，填入下表1・1,关闭电源。重量（g）电压（mV）表1一1五、实验报告根据表1—1计算系统灵敏度S=AU/AW（AU输出电压变化量，机重最变化量）和非线性谋差*尸Am/yF..sX100%,式屮△m为输出值（多次测量时为平均值

7、）与拟合肓线的最人偏差；y「s为满最程（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人，以免造成应变传感器的损坏!实验2金属箔式应变片一一半桥性能实验一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、实验仪器：同实验一接主控箱接效显表电源輸出v＞地+4v/R6+E古R1G)d)RW3RllR13ORW4Orw^0言m牟应变传感器实验模块、、为Ui图2-1R17+15VGND-15VO£O实验3金属箔式应变片一一全桥性能实验一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。二、实验仪器：同实验一。三、