传感器试验报告解读.docx

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传感器试验报告解读

传感器与自动检测技术及实验实验报告

院－系：

专业：

年级：

学生姓名：

学号：

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二、实验原理：

电阻丝在外力作用下发生机械变形时，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：

式中

为电阻丝电阻的相对变化，

为应变灵敏系数，

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元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压

O1

。

三、实验仪器和设备：

应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。

四、实验内容和步骤：

1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。

加热丝也接于模块上，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。

2、接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器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Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。

关闭主控箱电源。

3、将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V（从主控箱引入）如图1-2所示。

在电子秤上放上托盘，检查接线无误后，合上主控箱电源开关。

调节Rw1，使数显表显示为零。

4、在电子秤上放置一只砝码，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。

记下实验结果填入表一，关闭电源。

5、根据表一计算系统灵敏度S，S=

（

输出电压变化量；

重量变化量）计算线性误差：

f1=

F•S×100%，式中

为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：

F•S满量程输出平均值，此处为200g。

5、实验数据记录、分析、处理及讨论

表一单臂电桥输出电压与加负载重量值

重量（g）

电压（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验二金属箔式应变片——半桥性能实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

1、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：

不同受力方向的两片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。

当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=

。

三、实验仪器和设备：

应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。

四、实验内容和步骤：

1、传感器安装同实验一。

做实验

（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零。

2、根据图2-1接线。

R1、R2为实验模块左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）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，实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤，将实验数据记入表二，计算灵敏度S=

，非线性误差

f2。

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。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表二半桥测量时，输出电压与加负载重量值

重量（g）

电压（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验三金属箔式应变片全桥的应用—电子秤实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。

二、实验原理：

电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。

三、实验仪器和设备：

应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、±15V电源、±4V电源。

四、实验内容和步骤：

1、按实验一中2的步骤将差动放大器调零：

按图1-4全桥接线，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V。

2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节），使数显表显示为0.200V（2V档测量）或-0.200V。

3、拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw4（零位调节），使数显表显示为0.000V或-0.000V。

4、重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可称重，成为一台原始的电子秤。

5、把砝码依次放在托盘上,填入表3-1

6、根据上表计算误差与非线性误差。

5、实验数据记录、分析、处理及讨论

表3-1

重量（g）

电压（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验四金属箔式应变片温度影响实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解温度对应变片测试系统的影响。

二、实验原理：

电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。

敏感栅丝的温度系数，应变栅线膨胀系数与弹性体（或被测试件）的线膨胀系数不一致会产生附加应变。

因此当温度变化时，在被测体受力状态不变时，输出会有变化。

三、实验仪器和设备：

应变传感器实验模块、数显表单元、直流源、加热器（已贴在应变片底部）

四、实验内容和步骤：

1、保持实验三实验结果。

2、将200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一整数Uo1。

3、将5V直流稳压电源（主控箱）接于实验模块的加热器插孔上，数分钟后待数显表电压显示基本稳定后，记下读数Uot，Uot–Uo1即为温度变化的影响。

计算这一温度变化产生的相对误差

。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验五电容式传感器的位移特性实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解电容式传感器结构及其特点。

二、实验原理：

利用平板电容

和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择

、A、d三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（

变）、测微小位移（d变）和测量也为（A变）等多种电容传感器。

三、实验仪器和设备：

电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、相敏检波、滤波模块、数显单元、直流稳压源。

四、实验内容和步骤：

1、按图3-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。

2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模块，实验线路见图4-1。

3、将电容传感器实验模块的输出端Vo1与数显表单元Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw调节到中间位置。

4、接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.2mm（参考测量间隔）记下位移X与输出电压值，填入表4-1。

5、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

f。

5、实验数据记录、分析、处理及讨论

表4-1电容传感器位移与输出电压值

X（mm）

V（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验六压阻式压力传感器的压力测量实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。

二、实验原理：

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。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。

三、实验仪器和设备：

压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模块、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。

四、实验内容和步骤：

1、根据图2-1连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好。

将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压，则硬管可轻松拉出）。

另一端软导管与压力传感器接通。

这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。

本实验模块连接见图2-2，压力传感器有4端：

3端接+4V电源，1端接地线，2端为Uo+，4端为Uo-。

1、2、3、4端顺序排列见图2-2。

端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。

2、实验模块上Rw2用于调节零位，Rw1可调节放大倍数，按图2-2接线，模块的放大器输出Vo2引到主控箱数显表的Vi插座。

将显示选择开关拨到20V档，反复调节Rw2（Rw1旋到满度的1/3,Rw3旋到满度的中间位置）使数显表显示为零。

3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。

4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子向上浮起悬于玻璃管中。

5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。

6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在5~20KP之间每上升1KP分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于表2-1。

7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。

8、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：

输入10KPa气压，调节Rw2（低限调节）使数显表显示1.00V，当输入20KPa气压，调节Rw1（高限调节）使数显表显示2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。

5、实验数据记录、分析、处理及讨论

表2-1压力传感器输出电压与输入压力值

P（KP）

VO（p-p）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验七霍尔式传感器的位移特性实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解霍尔式传感器原理与应用。

二、实验原理：

根据霍尔效应、霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。

三、实验仪器和设备：

霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元。

四、实验内容和步骤：

1、将霍尔传感器按图5-1安装。

霍尔传感器与实验模块的连接按图5-2进行。

1、3为电源±4V，2、4为输出。

2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，Rw3旋到满度的中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。

3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm（参考测量间隔）记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1。

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。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表5-1

X（mm）

V（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验八霍尔式传感器的应用——电子秤实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解霍尔传感器用于称重实验的方法。

二、实验原理：

利用霍尔式位移传感器和振动台加载时悬臂梁产生位移，通过测位移来称重。

三、实验仪器和设备：

霍尔传感器实验模块、振动台、直流电源、砝码、数显单元。

四、实验内容和步骤：

1、传感器安装、线路接法与实验七相同。

2、在霍尔元件上加直流电压±4V，数显表为2V档。

3、调节传感器连接支架高度，使传感器在磁钢中点位置（要求当振动台无重物时，调节传感器高度使它在线性段起点），调节Rw2使数显表输出为零。

4、在振动台面上中间部分分别加砝码：

20g、40g、60g、80g、100g，读出数显表上的相应值，依次填入表5-2。

5、根据表5-2计算该称重系统的灵敏度。

6、放上未知重物，读出数显表电压值。

7、计算出未知重物为g。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表5-2

W（g）

V（mv）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验九电涡流传感器位移特性实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、实验原理：

通以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。

三、实验仪器和设备：

电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。

四、实验内容和步骤：

1、根据图8-1安装电涡流传感器。

2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。

3、将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。

4、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。

5、将实验模块输出端Vo与数显单元输入Vi相接。

数显表量程切换开关选择电压20V档。

6、用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中。

7、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0.2mm（参考测量间隔）读一个数，直到输出几乎不变为止。

将结果列入表8-1。

8、根据表8-1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、5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表8-1电涡流传感器位移X与输出电压数据

X（mm）

V（v）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。

二、实验原理：

涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。

三、实验仪器和设备：

除与实验九相同外，另加铜和铝的被测体小圆片。

四、实验内容和步骤：

1、传感器安装与实验九相同。

2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。

3、重复实验九步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表8-2和表8-3。

4、根据表8-2和表8-3分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。

5、比较实验九和本实验所得的结果，并进行小结。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表8-2被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据

X（mm）

V（v）

表8-3被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据

X（mm）

V（v）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验十一被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。

二、实验原理：

电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。

三、实验仪器和设备：

直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模块、不同面积的铝被测体、数显单元。

四、实验内容和步骤：

1、传感器安装见图8-1，与前面静态特性实验相同。

2、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。

3、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆片、小圆柱体）进行电涡流位移特性测定，分别记入表8-5。

。

4、根据表8-5数据计算目前范围内两种被测体：

被测体1、2的灵敏度，并说明理由。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表8-5不同尺寸时的被测体特性数据

X（mm）

被测体1

被测体2

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验十二电涡流传感的应用——电子秤实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解电涡流传感器用于称重量的原理与方法。

二、实验原理：

利用电涡流传感器位移特性和振动台受载时的线性位移，可以组合成一个称重测量系统。

三、实验仪器和设备：

电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、直流源、数显表单元、振动台、砝码。

四、实验内容和步骤：

1、传感器安装与实验十一相同。

2、利用实验十中铝材料（铝测片）线性范围，调节传感器安装支架高度，使振动台面与探头之间距离为线性起点，并且使探头尽量远离振动台的中心磁钢，将线性段距离最近的一点作为零点记下此时数显表的读数。

3、在振动台上加砝码从20g起到200g，（砝码应尽量远离传感器）分别读取数显表读数，记入表8-4。

4、根据表8-4计算出该称重系统的灵敏度S，注意和前面作电子秤的实验比较，即可知梁的重复性能。

5、在振动台面上放置一未知物记下数显表的读数。

6、根据实验步骤5及4，计算出未知物重量。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表8-4电涡流传感器称重时的电压与重量数据

W（g）

V（v）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验

成绩

实验名称

实验十三光纤传感器的位移特性实验

日期

所在系

自动化

班级

所学专业

电气工程及其自动化

学号

姓名

同组人

一、实验目的：

了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、实验原理：

本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。

两光束混合后的端部是工作端，即探头，它与被测体相距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。

三、实验仪器和设备：

光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元、测微头、±15V直流源、反射面。

四、实验内容和步骤：

1、根据图9-1安装光纤位移传感器，两束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。

其内部已和发光管D及光电转换管T相接。

2、将光纤实验模块输出端Vo1与数显单元相连，见图9-2。

3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。

4、实验模块接入±15V电源，合上主控箱电源开关，将Rw1旋转到中间位置，调节Rw2使数显表显示为零。

5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm（参考测量间隔）读出数显表值，将其填入表9-1。

6、根据表9-1的数据，分析光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时的灵敏度和非线性误差。

五、实验数据记录、分析、处理及讨论

表9-1光纤位移传感器输出电压与位移数据

X（mm）

V（v）

XXXXXXX工学院实验报告单

课程名称

传感器与自动检测技术实验