CSY系列传感器与检测技术实验台解读Word下载.docx

1、防止传感器及实验模板跌落地面。 实验完毕要将传感器、配件、实验模板及连线全部整理好。2、故障排除 开机后数显表都无显示，应查AC 220V 电源有否接通；主机箱侧面AC 220V 插座中的保险丝是否烧断。如都正常，则更换主机箱中主机电源。 转动源不工作，则手动输入12V 电压，如不工作，更换转动源；如工作正常，应查调节仪设置是否准确；控制输出Vo 有无电压，如无电压，更换主机箱中的转速控制板。 振动源不工作，检查主机箱面板上的低频振荡器有无输出，如无输出，更换信号板；如有输出，更换振动源的振荡线圈。 温度源不工作，检查温度源电源开关有否打开；温度源的保险丝是否烧断；调节仪设置是否准确。如都正常

2、，则更换温度源。五、注意事项1、在实验前务必详细阅读实验指南。2、严禁用酒精、有机溶剂或其它具有腐蚀性溶液擦洗主机箱的面板和实验模板面板。3、请勿将主机箱的电源、信号源输出端与地（）短接，因短接时间长易造成电路故障。4、请勿将主机箱的电源引入实验模板时接错。5、在更换接线时，应断开电源，只有在确保接线无误后方可接通电源。6、实验完毕后，请将传感器及实验模板放回原处。7、如果实验台长期未通电使用，在实验前先通电十分钟预热，再检查按一次漏电保护按钮是否有效。8、实验接线时，要握住手柄插拔实验线，不能拉扯实验线。 实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验实验学时：2 学时实验类型：（验证）实验要求：（必

3、修）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、 基本原理：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： RRK 式中：RR 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数,=L/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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 Uo1= EK/4。三、 需用器件与单元：主机箱（4V、15V、电压表）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4 21位数显万用表（自

4、备）。四、 实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4 为应变片，没有文字标记的5 个电阻符号下面是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。1、根据图1应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。传感器中4 片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4 和加热器上。传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。常态时应变片阻值为350，加热丝电阻值为50左右。安装接线。2、放大器

5、输出调零：将图1 实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接（Vi0）；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置（先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈）；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原（见图1 接线图）。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，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（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1 画出实验

6、曲线。 图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图表 1重量（g）20406080100120140160180200电压（mv）4711141721242831354、根据表1 计算系统灵敏度SU/W（U 输出电压变化量，W重量变化量）和非线性误差，=m/yFS 100式中m 为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS 满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。五、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。 实验六差动变压器的性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特

7、性。二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。三、需用器件与单元：主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。四、实验步骤：附：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图91 测微头读数图 图9-1 测位头组成与读数测微头组成： 测微头由不可

8、动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线（1格），另一排是半毫米刻线（.格）；微分筒前部圆周表面上刻50等分的刻线（.格）。 用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过1 格，测杆沿轴方向移动微小位移.毫米，这也叫测微头的分度值。测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读110 分度，如图91 甲读数为.，不是.；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图91 乙已过

9、零则读.；如图91 丙未过零，则不应读为，读数应为.。 测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。一般测微头在使用前，首先转动微分筒到处（为了保留测杆轴向前、后位移的余量），再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套（测微头整体移动）使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置（视具体实验而定）时再拧紧支架座上的紧固螺钉。当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。1、将差动变压器和测微头（参照附：测微头使用）安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1 为初级线圈；L2、L3 为次级线圈；号为同名端，如下图92。2、按

10、图92 接线，差动变压器的原边的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv 端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为45KHz（可用主机箱的频率表输入Fin 来监测）；调节输出幅度峰峰值为Vp-p 2V （ 可用示波器监测： X 轴为0.2ms/div）。3、松开测微头的安装紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p 为较小值（变压器铁芯大约处在中间位置），拧紧紧固螺钉，仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小值（零点残余电压）并定为位移的相对零点。这时可以左右位移， 假设其中一个方向为正位移，另一个方向位移为负，从Vp-p 最小开始

11、旋动测微头的微分筒，每隔0.2mm（可取1025 点）从示波器上读出输出电压Vp-p 值，填入下表9，再将测位头退回到Vp-p 最小处开始反方向做相同的位移实验。在实验过程中请注意：从Vp-p 最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差；所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或者回到零点重新做实验。当一个方向行程实验结束，做另一方向时，测微头回到Vp-p 最小处时它的位移读数有变化（没有回到原来起始位置）是正常的，做实验时位移取相对变化量为定值，只要中途测微头不回调就不会引起

12、位移误差。 图9-2 差动变压器性能实验安装、接线图 4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表9 画出Vop-pX 曲线，作出位移为1mm、3mm时的灵敏度和非线性误差。表 9正行程编号123568910V（mv）42056070085095011001250140015001650X（mm）10.20010.40010.60010.80011.00011.20011.40011.60011.80012.00012131516181918001900210002300024000250002600027000290003000012.20012.4001

13、2.60012.80013.00013.20013.40013.60013.80014.000反行程251102604005206608009.8009.6009.4009.20009.0008.8008.6008.4008.2008.000120013501750110001200013000150007.8007.6007.4007.2007.0006.8006.6006.4006.2006.0001、用差动变压器测量振动频率的上限受什么影响？2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？ 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验了解霍尔式传感器原理与应用。根据霍尔效应，霍尔电势UHKHIB

14、，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它的电势会发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头。1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14 示意图接线（实验模板的输出接主机箱电压表的），将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到档。2、检查接线无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片处在两磁钢的中间位置，再调节RW1 使数显表指示为零。 图14 霍尔传感器（直流激励）位移实验接线示意图3、以某个方向调节测微头2位移，记录电压表读数作为实验起始点，再反方向调节测微头每增加0.2mm 记下一个读数（建议做4位移），将读数填入表14。表 14正向行程10.

15、00010.10010.30010.50010.70010.9000.0030.0070.0100.0130.0170.0200.0240.0270.03111.10011.30011.50011.70011.9000.0350.0380.0420.0470.0510.0550.0590.0640.0680.07322232627293012.10012.30012.50012.70012.9000.0790.0830.0880.0930.0960.1000.1030.1050.1070.109反向行程9.9009.7009.5009.3009.2009.100-0.37-0.100-0.16

16、4-0.217-0.285-0.356-0.424-0.483-0.5548.9008.7008.5008.3008.100-0.624-0.671-0.759-0.817-0.891-0.977-1.046-1.113-1.183-1.2667.9007.7007.5007.3007.100-1.343-1.414-1.483-1.565-1.634-1.693-1.745-1.795-1.842-1.920作出VX 曲线，计算不同测量范围时的灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭电源。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？实验十压电式传感器测振动实验（选修）了解压电传感器的测

17、量振动的原理和方法。压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。主机箱、差动变压器实验模板、振动源、示波器。1、按图18 所示将压电传感器安装在振动台面上（与振动台面中心的磁钢吸合），振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器，其它连线按图示意接线。2、合上主机箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察低通滤波器输出的波形。3、用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形；在振动台正常振动时用手指敲击振

18、动台同时观察输出波形变化。4、改变振动源的振荡频率（调节主机箱低频振荡器的频率），观察输出波形变化。 图18 压电传感器振动实验安装、接线示意图实验十一电涡流传感器位移实验了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。电涡流工作在非接触状态（线圈与金属体表面不接触）

19、，当线圈与金属体表面的距离以外的所有参数一定时可以进行位移测量。主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体（铁圆片）。1、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。测微头的读数与使用可参阅实验九；根据图19 安装测微头、被测体、电涡流传感器并接线。2、调节测微头使被测体与传感器端部接触，将电压表显示选择开关切换到20V 档，检查接线无误后开启主机箱电源开关，记下电压表读数，然后每隔0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将数据列入表19。表19 电涡流传感器位移X 与输出电压数据5.0005.1005.2005.3005.4005.5005.6005.7005.8005.900V（

20、v）5.315.515.665.815.966.106.236.366.476.606.1006.3006.5006.7006.9006.716.826.937.027.127.217.307.407.477.557.637.707.697.767.847.907.968.028.078.138.198.238.288.328.378.418.458.498.528.558.588.618.648.678.708.728.748.768.788.8110.0010.1010.2010.3010.4010.5010.6010.7010.8010.908.838.858.868.888.908.928.938.958.968.9711.0011.1011.2011.3011.4011.5011.6011.7011.8011.908.999.009.029.039.049.059.069.079.0812.0012.1012.2012.3012.4012.5012.6012.7012.8012.909.099.109.119.129.139.149.1513.0013.1013.2013.3013.40