检测与转换技术实验报告.docx
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检测与转换技术实验报告
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检测与转换技术实验报告
篇一：
检测技术实验报告
《检测技术实验》
实验名称：
院（系）：
姓名：
实验室：
同组人员：
评定成绩：
实验报告
第一次实验（一、三、五）自动化专业：
自动化xxxxxx学号：
xxxxxxxx实验组别：
实验时间：
年月日审阅教师：
实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
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、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万
用表、导线等。
三、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：
ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。
图2-1应变式传感器安装示意图
图2-2应变传感器实验模板、接线示意图
图2-3单臂电桥工作原理
通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
e为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为
四、实验内容与步骤
1、图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、
R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2、从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入
端ui短接，输出端uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V。
Rw4的位置确定后不能改动。
关闭主控台电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单
臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。
4、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电
压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。
五、实验数据处理：
利用matlab拟合出的曲线如下：
记重量为x（g），电压为y（mv）,根据mATLAb,拟合出的曲线为：
y=0.2775x+1.9600可以求重量为100g时误差最大为0.5055mv非线性误差δf1=Δm/yF..s×100％=0.5055/57.4*100%=0.8807%
系统灵敏度s＝Δu/Δw=0.2775
利用虚拟仪器进行测量的数据为：
表1-2
利用matlab拟合出的曲线如下：
拟合出的曲线为：
y=0.2909x-0.6000
可以求重量为100g时误差最大为4.7055mv。
误差明显增大。
六、思考题
单臂电桥工作时，作为桥臂电阻应变片正负均可，因为单臂电桥对应变计的受力方向没限制，不管应变计受拉还是受压，其阻值都会发生变化，从而使得桥路有电压输出。
实验三金属箔式应变片――全桥性能实验
一、实验目的：
了解全桥测量电路的优点。
二、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。
三、实验原理：
全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图3-1，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出
uo=Keε3-1e为电桥电源电压，式3-1表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。
篇二：
检测技术实验报告
电气学科大类
《信号与控制综合实验》课程
20XX级
实验报告
（检测技术实验）
姓名王人杰学号u20XX16216专业班号中英1203班同组者学号专业班号指导教师
日期
实验成绩评阅人
实验评分表
目录
实验二十二差动电压器的标定.................................................................4一、实验目标............................................................................................4二、实验原理............................................................................................4三、实验任务与内容...............................................................................5四、实验结果与波形...............................................................................6实验二十四pT100铂热电阻测温实验....................................................10一、实验目标..........................................................................................10二、实验原理..........................................................................................10三、实验任务与内容.............................................................................10四、实验数据及波形.............................................................................10五、结果分析与讨论.............................................................................11心得与自我体会..........................................................................................122参考文献........................................................................................................12
实验二十二差动电压器的标定
一、实验目标
通过实验学习差动变压器测试系统的组成和标定方法。
二、实验原理
差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。
初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。
差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上。
由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，电压经过放大器会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常关系，因此必须采用适当的方法进行补偿。
零残电压中主要包含两种波形成份：
1、基波分量：
这是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造成等效电路参数（m、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。
2、高次谐波：
主要是由导磁材料磁化曲线非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应处非正弦波的电动势。
减少零残电压的办法有：
1、从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程；2、采用相敏检波电路；3、选用补偿电路。
相敏检波器工作原理：
相敏检波电路如图所示，图○1为输入信号端，○2为交流参考电压输入端，○3为输出端。
○4为直流参考电压输入端。
⑤、⑥为整形电路将正弦信号转换成的方波信号，使相敏检波器中的电子开关正常工作。
当○2、○4端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D和J处于开关状态，从而把○1端输入的正弦信号转换成半波整流信号。
出
三、实验任务与内容
（一）了解相敏检波器工作原理
1．调节音频振荡器输出频率为5KhZ，输出幅值2V，将音频振荡器00端接相敏检波器的输入端①，相敏检波器的输出端③与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端接数字电压表2V。
相敏检波器的交流参考电压输入端②分别接00、1800，使相敏检波器的输入信号和交流参考电压分别同相或反相，用示波器观察相敏检波器输出端③的波形变化和电压表电压值变化。
注意：
示波器的“触发”方式要选择正确。
2．用示波器两通道观察相敏检测器⑤⑥的波形并记录下观察到的波形
（二）差动变压器性能检测
1.按下图接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出。
Lv
2.音频振荡器输出频率5Khz，输出值Vp-p值2V。
3.用手提变压器磁芯，观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转，以判断两个次级线圈的联接方式，如不能过零翻转，则需改变两个次级线圈的串接端，使两个次级线圈反向串联。
篇三：
检测技术实验报告
《检测技术》实验报告
实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
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、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万
用表（自备）。
三、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：
ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。
图1-1
图1-2
通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
e为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差
为
四、实验内容与步骤
1、图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、
R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2、从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开
关，将差动放大器的输入
端ui短接，输出端uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V。
Rw4的位置确定后不能改动。
关闭主控台电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单
臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。
4、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电
压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。
表1－1利用matlab拟合出的曲线如下：
记重量为x（g），电压为y（mv）,根据mATLAb,拟合出的曲线为：
y=0.6155x-5.0273
可以看出重量为0kg时误差最大为5.0273mv
非线性误差δf1=Δm/yF..s×100％=5.0273/120.3*100%=4.18%
系统灵敏度s＝Δu/Δw=0.6155
实验二金属箔式应变片――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、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万
用表（自备）。
三、实验原理：
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。
电桥输出灵敏
度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为uo=eKε/2=
e?
R
式2-1?
2R
e为电桥电源电压，式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
四、实验内容与步骤
1、应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。
2、差动放大器调零，参考实验一步骤2。
3、按图2-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边，
接入电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。
4、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压
表显示10mV左右，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表，关闭电源。
表2－1
利用matlab拟合出的曲线如下：
记重量为x（g），电压为y（mv）,根据mATLAb,拟合出的曲线为：
y=1.3192x-11.7273
可以看出重量为0kg时误差最大为11.7273mv
非线性误差δf2=Δm/yF..s×100％=11.7273/255*100%=4.60%
系统灵敏度L＝Δu/Δw=1.3192
五、思考题
引起半桥测量时存在非线性误差的原因是什么？
答：
①电桥未能完全调制平衡
②应变片没有完全对称的贴在金属上③实验仪器自身的缺陷引起误差
④操作过程中人为原因造成，如读数不准确性等
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