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  薄荷微觀heart 2014-03-13 00:00:00

  實例我知道好多，傳感器，我今年高二，才剛剛學完這一章，你們上這么快的啊

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  65331937 2014-03-13 00:00:00

  《傳感器原理及應用》 實驗一 金屬箔式應變片----單臂、半臂、全橋性能實驗 實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂、半臂、全電橋工作原理和性能。 基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R為:ΔR/R電阻絲電阻相對變化， K為應變靈敏系數(shù)， ε=ΔL/L為電阻絲長度相對變化， 金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部件受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應的受力狀態(tài)。對單臂電橋輸出電壓Uο1=Ek??/4。在半橋性能實驗中，不同受力方向的兩只應變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓Uο2=Ek??/2。在全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，當應變片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時，其橋路輸出電壓Uο3=Ek??。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。 實驗設備：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V、±4V直流電源、萬用表。 實驗方法和要求： 根據(jù)電子電路知識，實驗前設計出實驗電路連線圖。 獨力完成實驗電路連線。 找出這三種電橋輸出電壓與加負載重量之間的關系，并作出Vo=F(m)的關系曲線。 分析、計算三種不同橋路的系統(tǒng)靈敏度S=ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）和非線性誤差：δf1=Δm/yF·s×式中Δm為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的Z大偏差：yF·s滿量程輸出平均值，此處為200g。 實驗二 壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗 實驗目的：了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。 基本原理：擴散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下，根據(jù)半導體的壓阻效應，基片產(chǎn)生應力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。 實驗設備：壓力源、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實驗模板、流量計、三通連接導管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源±4V、±15V。 實驗方法和要求： 根據(jù)電子電路知識完成電路連接，主控箱內(nèi)的氣源部分、壓縮泵、儲氣箱、流量計在主控箱內(nèi)部已接好。將標準壓力表放置傳感器支架上，三通連接管中硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時請用雙指按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則硬管可輕松拉出）。其余兩根軟導管分別與標準表和壓力傳感器接通。將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座中。 先松開流量計下端進氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開通流量計。 合上主控箱上的氣源開關，啟動壓縮泵，此時可看到流量計中的滾珠浮子在向上浮起懸于玻璃管中。 逐步關小流量計旋鈕，使標準壓力表指示某一刻度，觀察數(shù)顯表顯示電壓的正、負，若為負值則對調(diào)傳感器氣咀接法。 仔細地逐步由小到大調(diào)節(jié)流量計旋鈕，使壓力顯示在4—14KP之間，每上升1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，記下相應的數(shù)顯表值。 計算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。 思考題： 如果本實驗裝置要成為一個壓力計，則必須對其進行標定，如何標定？ 實驗三 壓電式傳感器測震動實驗 實驗目的：了解壓電式傳感器的測量震動的原理和方法。 基本原理：壓電式傳感器由慣性量塊和受壓的壓電片等組成。（仔細觀察實驗用壓電加速度計結構）工作時傳感器感受與試件相同頻率的震動，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運動加速度的表面電荷。 實驗設備：震動臺、壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模板、壓電式傳感器實驗模板、雙線示波器。 實驗方法和要求： 壓電傳感器已裝在震動臺面上。 將低頻震蕩器信號接入到臺面三源板震動源的激勵插孔。 將壓電傳感器輸出兩端插入到壓電傳感器實驗模板兩輸入端，與傳感器外殼相連的接線端接地，另一端接R1。將壓電傳感情實驗模板電路輸出端Vo1接R6。將壓電傳感器實驗模板電路輸出端V02接入低通濾波器輸入端Vi，低通濾波器輸出Vo與示波器相連。 合上主控箱電源開關，調(diào)節(jié)低頻震蕩器的頻率和幅度旋鈕使震動臺震動，記錄示波器波形。 改變低頻震蕩器的頻率，記錄輸出波形變化。 用示波器的兩個通道同時記錄低通濾波器輸入端和輸出端波形。 求出壓電傳感器的振動方程。 實驗四 差動變壓器的性能實驗 實驗目的：差動變壓器的工作原理和特性。 基本原理：差動變壓器由一只初級線圈和二只次線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段和三段式，本實驗是三段式結構。當傳感器隨著被測體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應電勢增加，另一只感應電勢則減少，將兩只次級反向串接（同名端連接），就引出差動輸出。其輸出電勢反映出被測體的移動量。 實驗設備：差動變壓器實驗模板、測微頭、雙線示波器、差動變壓器、音頻信號源（音頻震蕩器）、直流電源、萬用表。 實驗方法和要求： 將差動變壓器裝在差動變壓器實驗模板上。 將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座中，接好外圍電路，音頻震蕩器信號必須從主控箱中的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻震蕩器的頻率，輸出頻率為4—5KHZ（可用主控箱的頻率表輸入Fin來檢測）。調(diào)節(jié)輸出幅度為峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器檢測） 旋轉(zhuǎn)測微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰-峰值Vp-pZ小，這時可以左右位移，假設其中一個方向為正位移，另一個方向位移為負，從Vp-pZ小開始旋動測微頭，每隔0.2mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，至少記錄一個周期的數(shù)據(jù)。在實驗過程中，注意左、右位移時，初、次級波形的相位關系。 在實驗過程中注意差動變壓器輸出的Z小值即為差動變壓器的零點殘余電壓大小。畫出輸出電壓峰值Vop-p—位移X曲線，作出量程為±1mm、±3mm靈敏度和非線性誤差。 實驗五 位移傳感器特性實驗 -霍爾式、電渦流式、電容式 （一）霍爾式傳感器位移特性實驗 實驗目的：了解霍爾式傳感器原理與應用。 基本原理：根據(jù)霍爾效應，霍爾電勢Uн=KнIB，當霍爾元件處在梯度磁場中運動時，它就可以進行位移測量。 實驗設備：霍爾傳感器實驗模板、霍爾傳感器、直流電源、測微頭、數(shù)顯單元。 實驗方法和要求： 將霍爾傳感器安裝于實驗模板的支架上。再將傳感器引線插頭接入實驗模板的插座中，完成實驗電路的連線。 開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置并使數(shù)顯表指示為零。 測微頭向軸向方向推進，每轉(zhuǎn)動0.2mm記下一個輸出電壓讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變。 作出V—X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。 思考題： 本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？ （二） 電渦流傳感器位移實驗 實驗目的：了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。 基本原理：通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當有導電體接近時，因?qū)щ婓w渦流效應產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導電體離線圈的距離有關，因此可以進行位移測量。 實驗設備：電渦流傳感器實驗模板、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測微頭、鐵圓片。 實驗方法和要求： 將電渦流傳感器安裝在實驗模板的支架上。 觀察傳感器結構，這是一個平繞扁線圈。 將電渦流傳感器輸出線接入實驗模板標有L的兩端插孔中，作為震蕩器的一個元件。 在測微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測體。 用連接導線從主控臺接入±15V直流電源接到模板上標有+15V的插孔中。 使測微頭與傳感器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm讀一個數(shù)，直到輸出電壓幾乎不變?yōu)橹埂?畫出V—X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進行正、負位移測量時的Z佳工作點，試計算量程為1mm、3mm及5mm時的靈敏度和線性度（可以用端基法或擬合直線法）。 思考題： 1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關? 2、電渦流傳感器進行非接觸位移測量時，如何根據(jù)量程選用傳感器。 （三） 電容式傳感器的位移實驗 實驗目的：了解電容式傳感器結構及其特點。 基本原理：利用平板電容C=εA/d和其它結構的關系式，通過相應的結構和測量電路可以選擇 ε、 A、d三個參數(shù)中，保持兩個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（ε變），測微小位移（d變）和測量液位（A變）等多種電容傳感器。 實驗設備：電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。 實驗方法和要求： 將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上，將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座中。 將電容傳感器實驗模板的輸出端Vo1與數(shù)顯表單元Vi相接，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。 接入±15V電源，旋轉(zhuǎn)測微頭推進電容傳感器動極板位置，每間隔0.2mm記下位移X與輸出電壓值。 計算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差δf

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