检测技术课程教案正文.docx
《检测技术课程教案正文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测技术课程教案正文.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
检测技术课程教案正文
第一组（1-27星期四第一大节）第二组（28-53星期五第四大节）
实验一：
金属箔式应变片：
单臂、半桥、全桥比较
泊式电阻应变片传感器是利用将应变力转换为电阻变化的传感器，通过转化电路将其转换的电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小，它是目前测量力，力矩，压力，加速度。
重量等参数最广泛的传感器。
一、实验目的：
验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的特点及关系。
二、实验所需设备：
1、直流稳压电源——开关打到4V
2、差动放大器——旋钮到增益最大
3、平衡电桥
4、F/V表——开关拨到20V
5、测微头
6、双单引梁
7、应变片
三、实验电原理图
四、实验步骤：
1、按实验一的方法将差动放大器调零后，关闭电源。
按图2接线，图中R4=Rx为工作片，r和w为电桥平衡网络。
2、调整测微头，使双行梁处于水平位置（目测），直流稳压电源打到±4档，差动选择适当的放大增益。
一般增益电位器旋在中间位置，然后，调整电桥平衡电位器W，使表头显示零。
3、旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm，读F/V表电压值，填下表并关闭电源：
位移（mm）
电压（mV）
4、保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F/V表显示为零，重复（3）过程同样测得读数，填入下表：
位移（mm）
电压（mV）
5、保持放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片（即R1↑换成，R2↓换成，）组桥时中要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变征的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。
接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表显示零。
重复（3）过程将读出数据填入下表：
位移（mm）
电压（mV）
6、同一个坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。
注意事项：
1、在更换应变片时应将电源关闭。
2、在实验过程中如有发现电压、过载，应将电压量程扩大。
3、在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。
4、直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。
5、接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。
实验二电涡流传感器实验
一、电涡流传感器在电子技术中的应用：
根据法抗第电磁感应原理制成的电涡流传感器，一般情况下可分为高频反射式和低频透射式，它的最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力，材料损伤等进行非接触式、连续测量。
二、实验目的：
了解电涡流式传感器的原理，工作性能，测量振幅的原理和方法。
本实验用高频反射式。
三、本实验所需要的电路及部件：
1、电涡流变换器5、电涡流传感器
2、F/V表6、示波器
3、测微头7、振动平台
4、铁测片
四、实验步骤：
（一）静态标定
1、观察传感器的结构，它是一个扁平线圈，直径为10毫米。
2、装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。
注意：
被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测中间，以减少涡流损失。
3、关闭电源后，按图16电路图，用导线将电涡流传感器接入电涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置20档。
4、调节电涡流传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下示波器及电压表的数值，填入下表。
要求每隔0.1m/m读数，到线性严重变换为止，根据实验数据，在坐标纸上画出V-X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度，可见电涡流传感器最大的特点是，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。
这里采用的变换电路是一种。
X（mm）
Vp-p（v）
V（v）
（二）振幅测量
将差动放大器增益置最小（逆时针到底），直流稳压电源置±4V档。
1、转动测微头，将振动平台中间的磁铁与测微头分离，使梁振动时不至于再被吸住（这时振动台处于自由静止状态），调节电涡流传感器头的位置（目测），使之处在线性范围的中点附近。
2、根据图19的电路结构接线，将涡流传感器探头、涡流变换器、电桥平衡网络、差动放大器、F/V表、直流稳压电源连接起来，组成一个测量线路（这时直流稳压电源应置±4V档），F/V表置20V档，开启电源。
3、调节电桥平衡网络，使电压表读数为零。
4、将低频信号源输出接振动台的振荡线圈处，开启电源，适当调节低频信号源的输出频率和幅度，使振动台振动起来，适当调节传感器头离振动平台的距离，使示波器显示的波形为完整的正弦波，并记录此波形的峰峰值和频率于下表中。
5、改变低频信号源的输出频率和幅度，重复第4步，将测得的数据填入下表中
测量次数
1
2
3
4
F（Hz）
V（p-p）
思考：
（1）根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致为多少？
（2）如果已知被测梁振幅为0.2mm，传感器是否要安装在最佳工作点？
（3）如果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要？
实验三、综合实验
（一）气敏传感器（MQ3）实验
一、气敏传感器在工程中的应用的原理。
在工业生产中，在日常生活中，人们广泛使用气敏元件来进行各种气体的检测，以确保生产和生命的安全，在本实验中运用MQ3酒精传感器为例，它可检测酒精的浓度。
其原理是当传感器表面吸附有被测酒精气体时，其接触界面的导体电子会比例的发生变化，从而使气敏元件的电阻随气体的浓度变化，这种反应是可逆的，因此可重复使用。
为使反应速度加快，通常需对气敏元件进行加热，如图30-1为其特征图。
阻值（K）
100
10
浓度（PPM）
图30-1
二、在实验所需设备及单无电路：
1、直流稳压电源打到±2V，差动放大器增益最大，电桥用其中W1和r。
2、F/V表置于20V档。
三、实验步骤：
1、开启电源，将差动放大器输入端（+）、（-）与地短接调零。
2、关闭电源，按图30-2接线。
3、开启电源，预热5分钟后，用浸有酒精的棉球靠近传感器，并轻轻吹气使酒精挥发并进入传感器金属丝网内，同时观察电压表的数值的变化，此时电压表读数为——V，它反应了传感器AB两端间的电阻随着——发生了变化？
此种变化是否说明MQ3检测到了酒精气体的存在？
如果电压表变化不够明显，可适当调大差动放大的增益。
4、MQ3气敏传感器传输，外形，元件符号。
5、思考与动手画一个酒精气体报警电路。
（二）光电传感器（对射型）测速实验
一、本实验在电子技术中的应用
光电传感器也称光偶，分反射型和对射型两种。
它们在电子技术中常用耦合型开关用。
本实验中只用对射型来作测速用，它在工控和电机转速测量中应用较广泛。
二、利用光耦探头和速度/V电路，帮助学生理解和掌握测速的方法和计算。
三、实验部件和单元电路：
1、光电传感器探头。
它安装在轴流电机的左下角。
2、轴流电机。
它有开关控制，并由可调电压纽对其进行速度调节，轴流电机上的圆盘边上有一缺口，光耦对射时，圆盘、缺口对光耦的通断进行控制。
3、速度/V处理电路。
4、示波器。
四、实验电原理图：
五、实验步骤：
1、按图32连线，将光耦探头的1、2、3分别与速度/V处理电路的1、2、3连接。
速度/V处理电路的输出端与示波器相连。
2、开启电源和轴流电机开关，调节电机调压钮，使电机转速为：
A、慢速（目测），用示波器观察：
T=ms，速度V=转/分。
B、中速（目测），用示波器观察：
T=ms，速度V=转/分。
C、高速（目测），用示波器观察：
T=ms，速度V=转/分。
3、注：
速度V=1000/T×60=转/分
4、关闭电源。
（三）色差/V传感器
一、本实验在实际生产中的应用
色差/V传感器实际上是一个反射式的红外光电耦合器，它利用物体的各种颜色对红外线吸收程度各异的特点将这种差异转换成电信号。
生产实践中，往往需要对某种颜色的变化进行监控，检测，满足生产的需要。
二、实验目的：
了解红外线被各种颜色的吸收程度，及其转换成电压时的变化。
三、实验所需部件：
1、色差传感器：
装在轴流电机旁，可上、下、左、右调节。
2、六色盘：
在轴流电机转盘上，可用手转动。
3、色差/V信号处理电路。
4、F/V表头：
置于20V档。
四、实验电原理图：
五、实验步骤：
1、将色差/V传感器的
（1）连接色差传感器处理电路的
（1）；传感器
（2）连接处理电路
（2）；（3）号脚与地相连。
2、将色差/V处理电路图的输出端与F/V相连。
3、开户电源，将色差/V探头对准转盘上的黑色块，调节处理电路中的W进行黑色调零，使F/V输出为零。
4、依次转动六色盘，对其余5种颜色进行测量，并将数据填入下表：
黑色
绿色
蓝色
红色
黄色
白色
0V
六、红外线被各种颜色的吸收度和红外线在光谱中的位置。
七、注意事项：
本实验在实验应用中，一定要使各种被测颜色在同环境条件下进行测量，所以用了调零黑色电位器。
八、关闭电源。
实验四光纤传感器实验
一、实验目的
了解光纤传感器的原理，工作性能，掌握光纤传感器的静态标定方法和测量振幅的原理和方法。
二、实验设备：
1、位移测量架（含螺旋千分卡尺，反射镜）；
2、Y型光纤束及探头、光电转换藕合器；
3、光纤变换器；
4、V/F表；
5、外配示波器。
6、音频振荡器
三、实验步骤：
（一）静态标定
1、检查光纤位移传感器安装情况。
2、转动光纤支架到反射镜正上方。
3、将显示表测量转换开关置于电压20V档
4、连接好电路后，调节螺旋千分尺，上下来回调节，测量范围在0.5~1mm范围内。
每旋转0.1mm记一次读数，填入表格：
千分卡尺读数（mm）X
输出电压（v）Y
5、作出V－X曲线，计算灵敏度及线性度。
6、实验注意：
光纤输出端不充许接地，否则损坏内部元件；为了保护反光镜片，不充许光纤探头与之接触相碰。
（二）、振幅测量
1、转动测微头，将振动平台中间的磁铁与测微头分离，使梁振动时不至于再被吸住（这时振动台处于自由静止状态），调节光纤传感器头的位置（目测），使之处在线性范围的中点附近。
2、将低频信号源输出接振动台的振荡线圈处，开启电源，适当调节低频信号源的输出频率和幅度，使振动台振动起来，适当调节传感器头离振动平台的距离，使示波器显示的波形为完整的正弦波，并记录此波形的峰峰值和频率于下表中。
3、改变低频信号源的输出频率和幅度，重复第4步，将测得的数据填入下表中。
测量次
1
2
3
4
5
光纤输出波形Vpp（mv）
光纤输出频率f（Hz）
（三）、实验注意事项：
1、振幅不能过大，过大会损坏光纤探头，一般将信号源的频率输出幅度调中间即可。
2、反光面上应保持清洁，以免发生由于过脏而产生光的反射不佳。
（四）思考题：
1、光纤振感器的工作原理及优越性？
2、有哪些因素影响测量准确性？
3、影响测量稳定性有哪些因素？
实验五考试
一、考试目的
检验学生对传感器实验原理、方法掌握的程度，提高学生的学习主动性和积极性。
二、考试方法
每个学生单独完成老师规定的实验项目，并回答老师的提问。
三、作业
撰写对着门实验课的收获和体会。
升级会员 