《自动检测技术实验指导书》老设备.docx

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《自动检测技术实验指导书》老设备

传感器与自动检测技术实验指导书

红河学院工学院自动化系

［实验一］单臂电桥性能实验

［实验二］半桥性能实验

［实验三］全桥性能实验

［实验四］电容式传感器的位移特性实验

［实验五］直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验

［实验六］电涡流传感器的位移特性实验

［实验七］被测体材质对电涡流式传感器的特性影响实验

［实验八］光纤传感器的位移特性实验

［实验九］集成温度传感AD590温度特性实验

［实验十］铂电阻温度特性实验

［实验十一］铜电阻温度特性实验

［实验十二］K型热电偶测温实验

［实验十三］E型热电偶测温实验

［实验一］单臂电桥性能实验

一、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状况。

二、所需器件及模块

1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20克砝码10

C

年忌■差砒S大实書熔零

只、土15V电源、土2V电源、万用表（自备）。

K]

D

GNI

■

0-2V

实验舍3~^■"数显表

三、实验步骤

1、根据图（1-1）应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。

传感器中各应变片Ri、艮、

F3、F4已接入模块的下方，K1开关应置于OFF状态。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R=F2=

F3=F4=1K,加热丝阻值为25Q。

2、接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块土15V电源（从实验台可用快捷插座一次接入），

检查无误后，合上实验台电源开关，实验模块土15V指示灯应亮，将14号交直流、全桥、测量、差动放大

实验模块增益电位器调节大致在W335左右、W100（这时增益在100左右）位置，再进行差动放大器调

零，将仪器放大器的正（Vin+）、负（Vin-）输入端与地短接，可用屏蔽线直接把输入端和调"O'端连接，V）2输出端与实验台面板上数显表外接输入端量程为0-2V，调节实验模板上调零电位器W5和W,使数显表

显示为零，关闭实验台电源。

3、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的其中一个应变片R、R2、R3、R4（即1号实验模块下方的

R）接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块直流电桥作为一个桥臂与RU、R15、R6接成直流电

桥（R4、R15、R6、在14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块内已连接好），接上桥路A、B两端电

源电压土2V（从实验台土2V引入或14号模块板上引入）。

检查接线无误后，合上实验台电源开关。

重新微量调节14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块W、V6/,使数显表显示为零，（注意：

当W、W、W、

W的位置一旦确定，就不能改变。

一直到做完实验为止）具体见图1-1。

4、在秤盘上放一只20g砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝

码加完。

记下实验结果填入表1-1，关闭电源。

表1-1

重量（g）

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

电压（mV）

5、如果采用计算机采集数据，需把数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入。

计算机RS232口接实

验台面板RS232输出口，再参照本说明书软件说明部分操作。

6、根据表1-1计算系统灵敏度S=AU/△W（AU输出电压变化量，△W重量变化量）和非线性误差：

§=△m/yF・sX100%式中Am为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：

yF・s满量程输出平

均值，此处为200g（或500g）。

四、思考题

单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：

（1）正（受拉）应变片

（2）负（受压）应变片（3）

正、负应变片均可以。

［实验二］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、实验原理

不同受力方向的两只应变片如图1-1中R1和R2或老R3和R4接入电桥作为邻边。

电桥输出灵敏度

提高，非线性得到改善。

当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Ub2=EKs/2。

三、所需器件及模块

1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20g砝码10只、土

15V电源、土2V电源、万用表（自备）。

四、实验步骤

1、传感器安装、调试同实验1.3.1.3,14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块差动放大器调零。

具体线路见图1-2。

2、R1、R2为1号金属箔式应变片传感器实验模块上方的应变片为半桥，注意R2应和R受力状态相反。

R

猪式应

蛮片实验模块

V-

买验台3+馥显表

14号实验模块R4、

稲实验图（1-刃

+15V地-15V

和R4为另一组组成的另外半桥。

即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电

按实险台

桥的相邻边。

1号金属箔式应变片传感器实验模块R、R作电桥的一半与

R5组成完整的直流电桥，然后在直流电桥AB端接土2V直流电源C、D端，接入1号仪器放大器Vin+、

Vin-输入端再重新调为“0”，调W、W6使数显表为“0”。

将实验数据记入表1-2，计算灵敏度△U/△

W,非线性误差Sf2。

3、如果采用计算机采集数据，需把数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入。

计算机RS232口接实验台

面板RS232输出口，再参照本说明书软件说明部分操作。

表1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值

重量（g）

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

电压（mV）

五、思考题

1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：

（1）对边

（2）邻边。

2、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：

（1）电桥测量原理上存在非线性？

（2）应

变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。

［实验三］全桥性能实验

一、实验目的

了解全桥测量电路的优点。

二、实验原理

全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边当应变片初始阻值：

Ri

=R>=R3=R4,其变化值△R=△R2=△R3=△Ra时，其桥路输出电压U）3=KEe。

其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

UQL

C

变片

B

JLU7

U3

G

fttlXl

fj.-

UI•負U2中*

三、所需器件及模块

接买验台

427-2V4-15V地

GNO

•itH；Et

*s7K

JK中34插头屛蔽线

0-2V

全桥珈圏（1-3）

实验台3吕-数显我

1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20g砝码20

只、土15V电源、土4V电源、万用表（自备）。

四、实验步骤

1、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的K1置于ON开的位置，R、F2、F3、F4各作电桥的邻边，组成一个完整直流电桥。

R1头和F3头连接并接电源+2V,F2尾与Ra尾已相连接电源-2V。

JK1用$3.5插头屏蔽线与14号模块输入端连接。

（见图1-3）

2、将14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块接上电源土15V,其差动放大输出端V02接数显表0-2V输入端，调节W、W6使数显表为0.000V,W3W4为增益调节电位器，保持和实验一、二相同增益，故不

能调节。

3、放一个20g砝码记录实验结果填入表1-3中，直至10枚砝码放完。

然后进行灵敏度和非线性误差计算。

4、如果采用计算机采集数据，需把数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入。

计算机RS232口接实验台

面板RS232输出口，再参照本说明书软件说明部分操作。

表1-3

重量（g）

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

电压（mV）

五、思考题

1、全桥测量中，当两组对边（R、F3为对边）电阻值R相同时，即Ri=R3,R>=F4,而R丰R2时，是否可以组成全桥：

（1）可以

（2）不可以。

R3

R1

l=l

R2

l=l

1

I

P1

IZZI

Dm

R2

1=1

r

2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。

应变片传感器受接时传感器圆周面展开图

［实验四］电容式传感器的位移特性实验

一、实验目的

了解电容式传感器结构及其特点。

二、所需器件及模块

4号电容式传感器实验模块、测微头、0-20V数显表、直流稳压源。

三、实验步骤

1、接入+15V、-15V电源或用快捷插座一次接入。

2、按图4-1安装接好线，把测微头安装在测微头支架上，旋钮测微头使电容动片基本居中。

3、将电容传感器实验模板的输出端OUT与数显表单元V+相接，W调节数显表为零。

4、旋动测微头推进向上或向下电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填

入表4-1。

表4-1电容传感器位移与输出电压值

X（mm）

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

V（mv）

5、如果采用计算机采集数据，需把数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入。

计算机RS232口接实

OCT，

10K

接实验台

VHIIts

Co*«-wn

u

IT

电容式传乍■实验模块

Z21D00P

4

G111

C4Q,1

验台面板RS232输出口，再参照本说明书软件说明部分操作。

0-2V

电容式传感器的位移特性实验图4-1

6、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差Sf。

四、思考题

试设计利用£的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？

能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素?

［实验五］直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验

一、实验目的

了解霍尔式传感器原理与应用

二、所需器件及模块

5号霍尔式传感器实验模块、直流源土2V或±4V、测微头、0-2V数显单元。

0-2V

地

直涼激励时霍尔式传感器的位移特性实验图5-1

三、实验步骤

1将5号霍尔式传感器实验模块接上土15V电源或快捷插座与实验台连接。

霍尔元件1、3为电源土

4V,2、4为输出。

（见图5-1）K1、K2选择在直流位置。

2、开启电源，调节测微头使霍尔片在离霍尔元件10mn处，再调节W、W使数显表指示为零。

3、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1。

表5-1

X（mm）

V01（mv）

作出V-X曲线，计算不同线性范围