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1、传感器实验报告 2013 - 2014 学年第 1 学期 院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：班 级： 实验一 金属箔氏应变片：单臂、半桥比较一、实验目的：验证单臂、半桥的性能及相互之间关系。二、实验步骤：1、检查检查所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、测微头、双平衡梁、应变片、主、副电源。2、检查完毕后，调节有关旋钮的初始值：直流稳压电源打到2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。3、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（）、负（）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差
2、动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。4、根据图2-1接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置4V档，F/V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。图2-15、调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流稳压电源打到4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头显示零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。6、旋转测微头，使梁移动，每隔0 .5mm读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭主、副电源：7
3、、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，即取二片受力方向不同的应变片，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表显示表显示为零，重复“6”过程同样测得读数，填入下表：8、在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较二种接法的灵敏度。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表发生过载，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。三、 实验结果：1、 单臂电桥测得数
4、据：位移（mm）0.51.01.52.02.53.0电压（mv）-0.20-0.010-0.0010.0060.0160.0242、 差动半桥测得数据：位移（mm）0.51.01.52.02.53.0电压（mv） 0.340.0170.0010.0120.0280.0433、 在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较二种接法的灵敏度： 图中红线所对应的直线是单臂电桥的情况，蓝线是半桥的情况。通过比较可以发现它们的斜率是两倍的关系。通过本次实验验证了单臂时，Ku=E/4；半桥时Ku=E/2。四、实验总结:经过此次的实验，我对电桥的工作原理有了更深层次的理解和认识。我们了解不同电桥的特性和实现方法，以及
5、了解单臂电桥特性、差动半桥特性和差动全桥特性和他们各自的工作原理和工作情况。得知单臂电桥的灵敏度最低，差动半桥的灵敏度为单臂电桥的2倍。通过此次试验我们明白了理论要靠实际实验来验证的道理。实验二 压电传感器的动态响应实验一、 实验目的：了解压电式传感器的原理、结构及应用。二、 实验设备： 低频振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽线、压电传感器、双线示波器、激振线圈、磁电传感器、F/V表、主、副电源、振动平台。三、 实验步骤： （1）观察压电式传感器的结构，根据图3-1的电路结构，将压电式传感器，电荷放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路。并将低频振荡器的输出端与频率表的输
6、入端相连。图3-1 （2）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈。 （3）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至最大，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：F(HZ)51015202530V(p-p)0.3512.953.351.0851.321.132 （4）示波器的另一通道观察磁电式传感器的输出波形，并与压电波形相比较观察其波形相位差。 四、实验结果：F(HZ)51015202530V(p-p)0.3512.953.351.0851.321.132 五、实验总结： 在实验中，通过观察发现：随着频率的增大电压先增大后减小。压电传感器的工作原理是压电效应，即某些单晶体或者
7、多晶体陶瓷电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个对应晶面上便产生符号相反的等量电荷，当外力消失后，电荷也消失，又重新恢复不带电状态，这种现象称为压电效应。实验三 热电偶的原理及现象一、实验目的：了解热电偶的原理及现象二、所需单元及附件：15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主副电源三、旋钮初始位置：F/V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。四、实验步骤： （1）了解热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。
8、通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。具体热电偶原理参考教课书。 （2）解热电偶在实验仪上的位置及符号，（参见附录）实验仪所配的热电偶是由铜康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。 （3）按图4-1接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使FV表显示零，记录下自备温度计的室温。 图4-1 （4）将15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察FV表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下FV表显示的读数E。 （5）用自备的
9、温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。 （6）根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab(t,to)=Eab(t,tn)+Eab(tn,to)其中：t -热电偶的热端（工作端或称测温端）温度； tn-热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温； to-0。 热端温度为t,冷端温度为室温时热电势。Eab(t,tn)=(f/v显示表E)/100*2(100为差动放大器的放大倍数，2为二个热电偶串联)。 热端温度为室温，冷端温度为0，铜康铜的热电势：Eab(tn,to):查以下所附的热电偶自由端为0时的热电势
10、和温度的关系即铜康铜热电偶分度表，得到室温（温度计测得）时热电势。 计算：热端温度为t，冷端温度为0时的热电势，Eab(t,to),根据计算结果，查分度表得到温度t。 （7）热电偶测得温度值与自备温度计测得温度值相比较。（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只要了解热电势现象）。 （8）实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去15V电源连接线）其它旋钮置原始位置。五、实验结果：（1）实验第三步测得室温25 。（2）根据实验第四步记录读数为E=0.207V，由于差动放大器的增益为100，且2个热电偶串联，所以处理数据后得热电动势为：E=2.
11、027mV(3) 由计算得热电动势与分度表对比得工作温度为大概50。 六、实验总结：本次实验主要通过观测热电动势大小，通过对比表格来测得温度，与室温相比有所上升，来验证热电效应，从而了解热电偶原理及现象，该实验要细心操作，调试使尽量减小操作误差，使实验更加完美，总体来说本次实验基本完成。实验四 光纤位移传感器的动态测量一、实验目的：了解光纤位移传感器的测速运用。二、所需单元及部件： 电机控制、差动放大器、小电机、F/V表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器。三、 实验步骤：（1）了解电机控制，小电机（小电机端面上贴有两张反射纸）在实验仪上所在的位置，小电机在振动台的左边。 （2）
12、按图3-1接线，将差动放大器的增益置最大，F/V表的切换开关置2V，开启主、副电源。图3-1（3）将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使F/V表显示最大。再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。调节差动放大器的调零，使F/V表显示接近零。 （4）将直流稳压电源置10V档，在电机控制单元的V+处接入+10V电压，调节转速旋钮使电机运转 。 （5）F/V表置2K档显示频率，用示波器观察F。输出端的转速脉冲信号。(Vp-p=4V)； （6）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。 （7）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。注：如示波器上观察不到脉冲波形而实验(二)又正常，请调整探头与电机间的距离，同时检 查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适（建议使用不带衰减的探头）。四、实验结果：（1）电机转速最高时，测得脉冲信号的频率为205Hz（2）反光片为两个（3）由此得出电机转速为6150转/分五、实验总结：该实验主要是了解光线位移传感器的测速运用，通过本次试验，我们对光纤位移传感器有了更深层次了理解。实验前一定要做好预习工作这样实验过程中才不会漫无目的而且这样更容易提高效率。做实验要细心操作，调试使尽量减小操作误差，使实验更加完美，善于发现实验中的小问题并努力尝试自己解决。总体来说本次实验基本完成。
