傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告匯總

1、重慶郵電大學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：李振洲學(xué)號(hào)：2012216478班級(jí)：5121201實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器雙桿式懸臂梁應(yīng)變傳感器、電壓溫度頻率表、直流穩(wěn)壓電源（4V）、差動(dòng)放大器、電壓放大器、萬(wàn)用表（自備）三、實(shí)驗(yàn)原理電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為 （1-1）kRR式中 為電阻絲電阻相對(duì)變化；RR為應(yīng)變系數(shù)；k為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。ll金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件。如圖1

2、-1所示，將四個(gè)金屬箔應(yīng)變片(R1、R2、R3、R4)分別貼在雙桿式懸臂梁彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變片隨懸臂梁形變被拉伸或被壓縮。圖1-1 雙桿式懸臂梁稱(chēng)重傳感器結(jié)構(gòu)圖通過(guò)這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換懸臂梁被測(cè)部位受力狀態(tài)變化，可將應(yīng)變片串聯(lián)或并聯(lián)組成電橋。如圖1-2信號(hào)調(diào)理電路所示，R5=R6=R7=R為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個(gè)單臂電橋，其輸出電壓 （1-2）RRRREU211/40為電橋電源電壓；E式1-2表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L(zhǎng)=。%10021RR圖1-2 單臂電橋面板接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1懸臂梁上的各應(yīng)變片已分別接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，

3、可用萬(wàn)用表測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=350。2按圖1-2接好“差動(dòng)放大器”和“電壓放大器”部分，將“差動(dòng)放大器”的輸入端短接并與地相連，“電壓放大器”輸出端接電壓溫度頻率表（選擇U），開(kāi)啟直流電源開(kāi)關(guān)。將“差動(dòng)放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)至中間位置（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5圈），調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。關(guān)閉“直流電源”開(kāi)關(guān)。（兩個(gè)增益調(diào)節(jié)電位器的位置確定后不能改動(dòng)）3按圖1-2接好所有連線，將應(yīng)變式傳感器R1接入“電橋”與R5、R6、R7構(gòu)成一個(gè)單臂直流電橋?！半姌颉陛敵鼋拥健安顒?dòng)放大器”的輸入端，“電壓放大器”的輸出接電壓溫度頻率表。

4、預(yù)熱兩分鐘。(直流穩(wěn)壓電源的GND1要與放大器共地)4將千分尺向下移動(dòng)，使懸臂梁處于平直狀態(tài)，調(diào)節(jié)Rw1使電壓溫度頻率表顯示為零（選擇U）。5移動(dòng)千分尺向下移0.5mm，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次移動(dòng)千分尺向下移0.5mm讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到向下移動(dòng)5mm，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1-1。表1-1位移(mm)0.511.522.533.544.55電壓(mV)01223444556實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將千分尺向上旋轉(zhuǎn)，使懸臂梁恢復(fù)平直狀態(tài)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)繪制出電壓位移曲線，并計(jì)算其線性度。六、注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所采用的彈性體為雙桿式懸臂梁稱(chēng)重傳感器，量程較小。因此，

5、加在傳感器上的壓力不應(yīng)過(guò)大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器同實(shí)驗(yàn)一三、實(shí)驗(yàn)原理不同受力方向的兩只應(yīng)變片（R1、R2）接入電橋作為鄰邊，如圖2-1。電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善，當(dāng)兩只應(yīng)變片的阻值相同、應(yīng)變系數(shù)也相同時(shí)，半橋的輸出電壓為 （2-1）RREkEU220式中 為電阻絲電阻相對(duì)變化；RR為應(yīng)變系數(shù)；k為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化；ll為電橋電源電壓。E式2-1表明，半橋輸出與應(yīng)變片阻值變化率呈線性關(guān)系。圖2-1 半橋面板接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器已安裝

6、在懸臂梁上，可參考圖1-1。2按圖2-1接好“差動(dòng)放大器”和“電壓放大器”電路?！安顒?dòng)放大器”的調(diào)零，參考實(shí)驗(yàn)一步驟2。3按圖2-1接好所有連線，將受力相反的兩只應(yīng)變片R1、R2接入電橋的鄰邊。4參考實(shí)驗(yàn)一步驟4。5移動(dòng)千分尺向下移0.5mm，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次移動(dòng)千分尺向下移0.5mm和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到向下移動(dòng)5mm，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表2-1。表2-1位移(mm)0.511.522.533.544.55電壓(mV)01234567896實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將千分尺向上旋轉(zhuǎn)，使懸臂梁恢復(fù)平直狀態(tài)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)繪制出電壓位移曲線，并計(jì)算其線性

7、度。六、思考題半橋測(cè)量時(shí)非線性誤差的原因是什么？答：調(diào)零不精確，絕緣電阻過(guò)低也會(huì)造成應(yīng)變片和試件之間的漏電而產(chǎn)生的誤差七、注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)所采用的彈性體為雙桿式懸臂梁稱(chēng)重傳感器，量程較小。因此，加在傳感器上的壓力不應(yīng)過(guò)大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器同實(shí)驗(yàn)一三、實(shí)驗(yàn)原理全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩只應(yīng)變片接到電橋的對(duì)邊，不同的接入鄰邊，如圖3-1，當(dāng)應(yīng)變片初始值相等，變化量也相等時(shí)，其橋路輸出Uo= （3-1）RRE式中為電橋電源電壓。E為電阻絲電阻相對(duì)變化；RR式3-1表明，全

8、橋輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差得到進(jìn)一步改善。圖3-1 全橋面板接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器已安裝在懸臂梁上，R1、R2、R3、R4均為應(yīng)變片，可參考圖1-1。2按圖3-1先接好“差動(dòng)放大器”和“電壓放大器”部分，“差動(dòng)放大器”的調(diào)零參照實(shí)驗(yàn)一步驟2。3按圖3-1接好所有連線，將應(yīng)變片接入電橋，參考實(shí)驗(yàn)一步驟4。4移動(dòng)千分尺向下移0.5mm，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次移動(dòng)千分尺向下移0.5mm和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到向下移動(dòng)5mm，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3-1。表3-1位移(mm)0.51.01.522.533.544.55電壓(mV)0246810121416185實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將

9、千分尺向上旋轉(zhuǎn)，使懸臂梁恢復(fù)平直狀態(tài)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)繪制出電壓位移曲線，并計(jì)算其線性度。2比較單臂、半橋、全橋三者的特性曲線，分析他們之間的差別。特線曲線越來(lái)越趨近線性六、思考題全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1R3，R2R4，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋？答：可以七、注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)所采用的彈性體為雙桿式懸臂梁稱(chēng)重傳感器，量程較小。因此，加在傳感器上的壓力不應(yīng)過(guò)大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！實(shí)驗(yàn)十一實(shí)驗(yàn)十一 霍爾傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)霍爾傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器霍爾傳感器、

10、測(cè)微頭、電橋、差動(dòng)放大器、電壓溫度頻率表、直流穩(wěn)壓電源（4V）三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，其中KH為霍爾系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當(dāng)通過(guò)霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個(gè)梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以用來(lái)進(jìn)行位移測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1將懸臂架上測(cè)微頭向下移動(dòng)，使測(cè)微頭接觸托盤(pán)。按圖11-1接線（將直流穩(wěn)壓電源的GND1與儀表電路共地），輸出Uo接電壓溫度頻率表。2將“差動(dòng)放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)至中間位置。3開(kāi)啟“直流電源”開(kāi)關(guān)，電壓溫度頻率表選擇“V”檔，手動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的位置，先使霍爾片處于磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。4分別

11、向上、下不同方向旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm記下一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表11-1。表11-1。X（mm）1.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0U(mV)2160173013309305800-1310-1530-1760-2200-2560圖11-1 霍爾傳感器位移接線圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，作出UX曲線。實(shí)驗(yàn)十六實(shí)驗(yàn)十六 光纖傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)光纖傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥瓷涫焦饫w位移傳感器的原理與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器Y型光纖傳感器、測(cè)微頭、反射面、差動(dòng)放大器、電壓放大器、電壓溫度頻率表三、實(shí)驗(yàn)原理反射式光纖位移傳感器是一種傳輸

12、型光纖傳感器。其原理如圖16-1所示，光纖采用型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過(guò)光纖傳輸，射向反射面，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接收到的光源與反射體表面的性質(zhì)及反射體到光纖探頭距離有關(guān)。當(dāng)反射表面位置確定后，接收到的反射光光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當(dāng)光纖探頭緊貼反射面時(shí)，接收器接收到的光強(qiáng)為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強(qiáng)逐漸增加，到達(dá)最大值點(diǎn)后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非接觸式測(cè)量，具有探頭小，響應(yīng)速度快，測(cè)量線性化（在小位移

13、范圍內(nèi)）等優(yōu)點(diǎn)，可在小位移范圍內(nèi)進(jìn)行高速位移檢測(cè)。 圖16-1 反射式光纖位移傳感器原理 圖16-2 光纖位移傳感器安裝示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1將千分尺下移，使其與托盤(pán)相接觸，光纖傳感器的安裝如圖16-2所示，光纖分叉兩端插入“光纖插座”中。探頭對(duì)準(zhǔn)不銹鋼反射面。按圖16-3接線。2調(diào)節(jié)光纖傳感器的高度，使反射面與光纖探頭端面緊密接觸，固定光纖傳感器。3將“差動(dòng)變壓器”與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)到中間位置。打開(kāi)直流電源開(kāi)關(guān)。4將“電壓放大器”輸出端接到電壓溫度頻率表（選擇U），仔細(xì)調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。5旋動(dòng)測(cè)微頭，使反射面與光纖探頭端面距離增大，每隔.1讀出一次輸出電壓值，填入下表。表16-1X（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Uo(V)0.400520.871.111.251.361.662.142.32.52.6X（mm）1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.1Uo(V)2.72.93.03.13.23.33.43.53.53.53.5X（mm）2.22.3