传感器原理及工程应用学生实验指导书Word文档下载推荐.docx
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4V电源、万用
表。
四、实验方法和要求：
1、根据图1—1－1应变式传感器已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右
图1－1－1应变式传感器安装示意图
2、接入模板电源±
15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零。
关闭主控箱电源为止）。
3
3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥，接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±
4V如图1－1—2所示。
检查接线无误后，合上主控台电源开关。
调节RW1，使数显表显示为零。
4、在电子称上放置一只砝码，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。
记下实验结果填入下表，关闭电源。
图1－1—2应变式传感器单臂电桥实验接线图
重量（g） 电压（mv）根据上表计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW和非线性误差δf1=Δm/yF..S×
100％式中Δm为输出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。
五、思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：
正应变片负应变
片正、负应变片均可以。
半桥性能实验
1、加深了解金属箔式应变片的应变效应，半臂电桥工作原理和性能；
2、比较半桥与单臂电桥的不同性能和特点。
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，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UO2＝EKε／2。
同实验。
4
四、实验方法与要求：
传感器安装同实验。
做实验的步骤2，实验模板差动放大器调零。
根据图1－2—1接线。
R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反的电阻应变片作为电桥的相邻边。
接入桥路电源±
4V，调节电桥调零电位器RW1进行桥路调零，实验方法3、4同实验中4、5的方法，将实验数据记入下表，计算灵敏度S2＝U／W，非线性误差δf2。
若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。
图1－2—1应变式传感器半桥实验接线图
3、下表是半桥测量时，输出电压与加负载重量值
重量电压 五、思考题：
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：
对边邻边。
全桥性能实验
1、掌握金属箔式应变片的应变效应，全桥工作原理和性能；
2、比较、总结三种测量电路输出时的灵敏度和非线性度。
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，当应变片初始阻值：
R1＝
R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U03＝KEε。
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。
5
同实验四、实验步骤：
传感器安装同实验一。
根据图1－3—1接线，实验方法与实验相同。
将实验结果填入下表；
进行灵敏度和非线性误差计算。
图1－3—1全桥性能实验接线图
全桥测量时，输出电压与加负载重量值
全桥测量中，当两组对边电阻值R相同时，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2
时，是否可以组成全桥：
可以不可以。
实验2
压阻式压力传感器的压力测量实验
了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。
在压
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2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW1使数显表指示为零。
图3－2—1霍尔传感器安装示意图
图3－2—2霍尔传感器位移――直流激励实验接线图
3、微头向轴向方向推进，每转动记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表。
XV（mv）
作出V－X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？
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电涡流传感器位移特性实验
了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗。
而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、实验方法与要求：
根据图3－3—1安装电涡流传感
图3－3—1电涡流传感器安装示意图
1、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。
2、根据图3—3—2将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件。
3、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
4、将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。
数显表量程切换开关选择电压20V档。
5、用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V的插孔中。
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图3－3—2电涡流传感器位移实验接线图
6、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入下表。
7、电涡流传感器位移X与输出电压数据
XV（v） 8、根据上表数据，画出V－X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度。
9、将铁质圆片换成铝质和铜质圆片。
10、重复进行被测体为铝质圆片和铜质圆片时的位移特性实验，将实验数据分别记入下表。
被测体为铝质圆片时的位移为输出电压数据
XV（v） 被测体为铜质圆片时的位移与输出电压数据XV（v） 试比较三种不同的被测体材料，对电涡流传感器性能有何影响？
五、思考题：
电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±
5mm的量程应如何设计传感器？
用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程选用传感器。
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实验4转速传感器测速实验霍尔测速实验
了解霍尔转速传感器的应用。
利用霍尔效应表达式：
UH＝KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周磁场
就变化N次。
每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。
霍尔转速传感器、直流源＋5V、转动源2－24V、转动源单元、数显单元的转速显示部
分。
1、根据图4－1—1，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面内的磁钢。
图4－1—1霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图
2、将5V直流源加于霍尔转速传感器的电源端。
3、将霍尔转速传感器输出端插入数显单元Fin端，3号接线端接地。
4、将转速调节中的2V——24V转速电源接入三源板的转动电源插孔中。
5、将数显单元上的开关拨到转速档。
6、调节转速调节电压使转动速度变化。
观察数显表转速显示的变化。
利用霍尔元件测转速，在测量上有否限制？
本实验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢？
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磁电式转速传感器测速实验
了解磁电式测量转速的原理。
基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：
eNddt发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、和计数等电路即可以测量转速。
磁电式传感器、数显单元测转速档、直流源2－24V。
1、磁电式转速传感器按图4—1－1安装传感器端面离转动盘面2mm左右。
将磁电式传感器输出端插入数显单元Fin孔。
2、将显示开关选择转速测量档。
3、将转速电源2－24V用引线引入到台面板上24V插孔，合上主控箱电开关。
使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压观察转速变化情况。
为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理吗？
光电传感器测转速实验
了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。
光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光
管和光电池，发光管发出的光源在转盘上反射后光电池接受转换成电信号，于转盘上有相间的16个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。
光电转速传感器、直流电源＋5V、转动源及2－24V直流源、数显单元。
1、光电转速传感器已安装在三源板上，把三源板上的＋5V、接地V0与主控箱上的＋5V、地、数显表的Vin相连。
数显表转换开关打到转速档。
2、将转速源2－24V输出旋到最小，接到转动源24V插孔上。
3、合上主控箱电源开关，使电机转动并从数显表上观察电机转速。
已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。
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实验5光电耦合器的应用
掌握光电耦合器的工作原理及应用。
光耦合器是将发光元件与受光器件组合封装在同一个密封体内的器件，发光元件和受光
器件及信号处理电路可集成在一块芯片上。
工作时，将电信号加到输入端，使发光元件发光，而受光器件在发光元件光辐射的作用下输出光电流，从而实现电－光－电两次转换，通过光进行输入端和输出端的耦合。
光电耦合器TLP521-4、直流电源5V、发光二极管、万用表、单片机开发系统、计算机。
四、实验方法和要求：
1．实验系统的结构框图
2、实验所用芯片TLP-2管脚图
3．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计开关量信号隔离电路，当输入高电平信号时，点亮发光二极管；
4．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计开关量信号隔离电路，当输入低电平信号时，点亮发光二极管；
5．利用TLP521-4光电耦合器芯片设计两个信号的与电路，要求逻辑正确。
6．利用单片机
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