傳感與測試技術(shù)實驗報告-2011級機(jī)制

傳感與測量技術(shù)實驗報告學(xué)院班級學(xué)號姓名成績井岡山大學(xué)機(jī)械系2010年03月實驗一金屬箔式應(yīng)變計三種橋路性能比較注意：實驗操作須知1、實驗前應(yīng)檢查實驗連接線是否完好，學(xué)會正確插拔連接線，這是順利完成實驗的基本保證。2、在插拔連接線時應(yīng)將電源關(guān)閉，特別是更換應(yīng)變片時。3、應(yīng)變計接入橋路時，要注意應(yīng)變計的受力方向，一定要接成差動形式，即鄰臂受力方向相反，對臂受力方向相同，如接反則電路無輸出或輸出很小。4、由于懸臂梁彈性恢復(fù)的滯后及應(yīng)變片本身的機(jī)械滯后，所以當(dāng)螺旋測微儀回到初始位置后橋路電壓輸出值并不能馬上回到零，此時可一次或幾次將螺旋測微儀反方向旋動一個較大位移，使電壓值回到零后再進(jìn)行反向采集實驗。5、實驗中實驗者用螺旋測微儀進(jìn)行位移后應(yīng)將手離開儀器后方能讀取測試系統(tǒng)輸出電壓數(shù)，否則雖然沒有改變刻度值也會造成微小位移或人體感應(yīng)使電壓信號出現(xiàn)偏差。6、因為是小信號測試，所以調(diào)零后電壓表應(yīng)置2V檔。一、實驗?zāi)康模?、觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。2、測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。3、比較各橋路間的輸出關(guān)系。二、實驗原理：本實驗說明箔式應(yīng)變片及直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為△R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4，當(dāng)使用一個應(yīng)變片時，；當(dāng)二個應(yīng)變片組成差動狀態(tài)工作，則有；用四個應(yīng)變片組成二個差動對工作，且R1=R2=R3=R4=R，。三、實驗所需部件：直流穩(wěn)壓電源+4V、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)K、貼于主機(jī)工作臺懸臂梁上的箔式應(yīng)變計、螺旋測微儀、數(shù)字電壓表四、實驗步驟：1、連接主機(jī)與模塊電路電源連接線，差動放大器增益置于最大位置（順時針方向旋到底），差動放大器“+”“—”輸入端對地用實驗線短路。輸出端接電壓表2V檔。開啟主機(jī)電源，用調(diào)零電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗線，調(diào)零后模塊上的“增益、調(diào)零”電位器均不應(yīng)再變動。（圖1）2、觀察貼于懸臂梁根部的應(yīng)變計的位置與方向，按圖（1）將所需實驗部件連接成測試橋路，圖中R1、R2、R3分別為模塊上的固定標(biāo)準(zhǔn)電阻，R為應(yīng)變計（可任選上梁或下梁中的一個工作片），圖中每兩個節(jié)之間可理解為一根實驗連接線，注意連接方式，勿使直流激勵電源短路。將螺旋測微儀裝于應(yīng)變懸臂梁前端永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)測微儀使懸臂梁基本處于水平位置。3、確認(rèn)接線無誤后開啟主機(jī)，并預(yù)熱數(shù)分鐘，使電路工作趨于穩(wěn)定。調(diào)節(jié)模塊上的WD電位器，使橋路輸出為零。4、用螺旋測微儀帶動懸臂梁分別向上和向下位移各5mm,每位移1mm5、依次將圖（1）中的固定電阻R1，換接應(yīng)變計組成半橋、將固定電阻R2、R3，換接應(yīng)變計組成全橋。6、重復(fù)實驗一中實驗3-4步驟，完成半橋與全橋測試實驗。位移mm單臂電壓V半橋電壓V全橋電壓V7、根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)圖上做出V—X曲線，計算靈敏度S：S=，比較三種橋路的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。8、如果實驗中不能正常觀察到輸出電壓，試分析原因（要求：畫出測量電路圖，差動放大器芯片為NE5532，增益倍數(shù)為1-100）實驗二差動螺管式電感傳感器位移測量一、實驗原理：差動螺管式電感傳感器由電感線圈的二個次級線圈反相串接而成，工作在自感基礎(chǔ)上，由于銜鐵在線圈中位置的變化使二個線圈的電感量發(fā)生變化，包括兩個線圈在內(nèi)組成的電橋電路的輸出電壓信號因而發(fā)生相應(yīng)變化。二、實驗所需部件：差動變壓器二組次級線圈、音頻信號源、公共電路實驗?zāi)K、電感傳感器實驗?zāi)K、電壓表、示波器、測微儀 （圖2）三、實驗步驟：1、連接主機(jī)與實驗?zāi)K電源線，按圖（2）組成測試系統(tǒng)，模塊上的兩個次級線圈必須接成差動狀態(tài)，差動放大器增益不要太大，具體調(diào)節(jié)注意點可參照實驗二十三。2、旋動測微儀使銜鐵居中線圈，此時LO′=LO″，系統(tǒng)輸出為零。3、當(dāng)銜鐵在線圈中前后位移時，LO′≠LO″，電橋失衡，輸出電壓信號的大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵位移方向有關(guān)，銜鐵向左和向右移動時輸出波形相差約1800，（可用示波器觀察相敏檢波器①、②端），