传感器技术及应用第十一章传感器实验指导.ppt
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1、第11章 传感器实验指导,CSY-998型传感器系统实验仪 实验一金属应变片:单臂、半桥、全桥功能比较 实验二 差动变压器的特性及应用 实验三 差动螺线管电感式传感器的特性 实验四 差动变面积式电容传感器的特性 实验五 压电加速度传感器的特性及应用 实验六 磁电式传感器的特性 实验七 霍尔式传感器的特性实验八 热敏电阻的测温特性 实验九 光纤位移传感器的特性及应用,CSY-998型传感器系统实验仪,【实验仪简介】CSY-998型传感器系统实验仪是由浙江大学杭州高联传感技术有限公司研制生产的一种专门用于传感器与自动检测技术课程实验教学的仪器,该实验仪如图11-1所示。它主要由各类传感器(包括应变
2、式、压电式、磁电式、电容式、霍尔式、热电偶、热敏电阻、差动变压器、涡流式、光纤传感器等)、测量电路(包括电桥、差动放大器、电容放大器、电压放大器、电荷放大器、涡流变换器、移相器、相敏检波器、低通滤波器等)及其接口插孔等组成。该系统还提供了直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器、F/V表、电机控制器等。,下一页,返回,CSY-998型传感器系统实验仪,【使用注意事项】1.应在确保接线无误后才能开启电源。2.迭插式插头应避免拉扯,以防插头折断。3.对从电源、振荡器引出的线要特别注意,不要接触机壳造成短路,也不能将这些引线到处乱插,否则,很可能引起仪器损坏。4.用激振器时不要将低频振荡器的激励信号开得
3、太大,以免梁的振幅过大而损坏。5.音频振荡器接低阻负载(小于100)时,应从LV口输出,不能从另两个电压输出插口输出。,上一页,返回,实验一金属应变片:单臂、半桥、全桥功能比较,【实验性质】验证性实验【实验目的】1.观察了解金属应用片的结构和粘贴方式。2.测试悬臂梁变形的应变输出。3.验证单臂、半桥、全桥测量电桥的输出关系,比较不同桥路的功能。【实验设备】直流稳压电源、差动放大器、电桥、应变式传感器(电阻应变片)、电压表。【实验原理】应变片是一种能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。,下一页,返回,实验一金属应变片:单臂、半桥、全桥功能比较,使用应变片时,将其贴于测试件表面上。当测试件
4、受力变形时,应变片也随之产生形变,相应的电阻值将发生变化,通过测量电路最终将其转换为电压或电流的变化,测出应变片的灵敏度。电桥是将被测非电量转换成电压或电流的一种常用的方法。【实验步骤】1.设定旋钮的初始位置:直流稳压电源打到2V挡,电压表打到2V挡,差动放大器增益打到最大。2.将差动放大器调零。方法:用实验线将差放的正负输入端与地端连接在一起,增益设置在最大位置,然后将输出端接到电压表的输入插口,打开主、副电源,调整差放的调零旋钮使表头指示为0。3.根据图11-2的电路结构,利用电桥单元上的接线插孔和调零网络连接好测量线路(差动放大器接成同相或反相均可)。图中R4为工作应变片,R1、R2和R
5、3为普通电阻,W1为可调电位器,r为调平衡电阻。电源由直流稳压电源提供。,上一页,下一页,返回,实验一金属应变片:单臂、半桥、全桥功能比较,4.将直流稳压电源打到4V挡。选择适当的放大增益,然后调整电桥平衡电位器,使表头指零需预热几分钟表头才能稳定下来。5.加上砝码,每加一个读数,将测得数值填入表11-1。6.保持放大器增益不变,将R3换为与R4工作状态相反的另一应变片,形成半桥,调整电桥平衡电位器,使表头指零。然后依次加上砝码,同样测出读数,填入表11-2。7.保持差动放大器增益不变,将R1、R2两个电阻换成另两片工作片,接成一个直流全桥,通过电桥平衡电位器调好零点。依次加上砝码,将读出数据
6、填入表11-3。8.在同一坐标纸上描出W-V曲线,比较三种接法的灵敏度S。,上一页,下一页,返回,实验一金属应变片:单臂、半桥、全桥功能比较,【问题】1.根据实际测试的数据与理论上推导的公式相比较,结论如何?2.对桥路测量线路有何特别的要求?为什么?【注意事项】1.在更换应变片时应将电源关闭,以免损坏应变片。2.在实验过程中如果发现电压表发生过载,应将量程扩大或将差放增益减小。3.直流稳压电源不能打的过大,以免损坏应变片或造成严重自燃效应。4.接全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向,保证R1与R3工作状态相同,R2与R4工作状态相同。5.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
7、作。,上一页,返回,实验二 差动变压器的特性及应用,【实验性质】综合性实验【实验目的】1.了解差动变压器的原理及工作情况。2.了解如何用适当的网络线路对残余电压进行补偿。3.了解差动变压器的实际应用。【实验仪器】音频振荡器、测微头、双线示波器、电桥、差动变压器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、低频振荡器、激振器。【实验步骤】(一)差动变压器性能检测 1.设定有关旋钮初始位置:音频振荡器4kHz,双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm,第二通道灵敏度20mV/cm,触发选择打到第一通道。,下一页,返回,实验二 差动变压器的特性及应用,2.按图11-3接线,音频振荡器必须从L
8、V接出。3.调整音频振荡器幅度旋钮,使音频LV信号输入到初级线圈的电压为2Vp-p。4.旋动测微头,从示波器上读出次级输出电压Vp-p值填入表11-4。读出过程中应注意初、次级波形的相位关系:当铁芯从上至下时,相位由_相变为_相。5.仔细调节测微头使次级的差动输出电压为最小,必要时应将通道二的灵敏度打到较高挡,如0.2V/cm,这个最小电压叫做,可以看出它与输入电压的相位差约为_,因此是_正交分量。6.根据所得结果,画出(Vp-p-X)曲线,指出线性工作范围,求出灵敏度【注意事项】(1)差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电流输出口(LV插口)输出。,上一页,下一页,返回,实验二 差动变压器的
9、特性及应用,(2)差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式,即同名端相连,这可通过信号相位有否变化判别之。(3)差动变压器与示波器的连线应尽量短一些,以免引入干扰。(二)差动变压器零点残余电压的补偿1.设定有关旋钮的初始位置:音频振荡器4kHz,双线示波器第一通道灵敏度500mV/cm,第二通道灵敏度1V/cm,触发选择打到第一通道,差动放大器的增益旋到最大。2.观察差动变压器的结构。按图11-4接线,音频振荡必须从LV插口输出,W1、W2、r、c为电桥单元中调平衡网络。3.利用示波器,观察示波器第一通道的读数,调整音频振荡器的幅度旋钮,使其输出为2Xp-p值。4.调整测微头,观察示波器第二通
10、道的读数,使差动放大器输出电压最小。,上一页,下一页,返回,实验二 差动变压器的特性及应用,5.依次调整W1和W2,使输出电压进一步减小,必要时重新调节测微头。6.将第二通道的灵敏度提高,观察零点残余电压的波形,注意与激励电压波形相比较。经过补偿后的残余电压波形为_波形,这说明波形中有_分量。【注意事项】1.由于该补偿线路要求差动变压器的输出必须悬浮。因此,次级输出波形难以用一般示波器来看,要用差动放大器使双端转换为单端输出。2.音频信号必须从LV插口引出。3.本实验也可用图11-5所示线路,试解释原因。(三)差动变压器在振动测量中的应用1.设定有关旋钮的初始位置:音频振荡器4kHz,差动放大
11、器增益适中。2.按图11-6接线,并调整好有关部分。,上一页,下一页,返回,实验二 差动变压器的特性及应用,3.利用示波器,使音频振荡器的输出为1.5Vp-p。4.将激振器接通,适当旋动幅度旋钮。5.保持低频振荡器的幅度不变,改变低频振荡器的频率,用示波器观察低通滤波器的输出,读出峰-峰电压值,记下实验数据,填入表11-5。6.根据实验结果作出梁的振幅-频率特征曲线,指出自振频率的大致值,并与用应变片测出的结果相比较。【注意事项】适当选择低频激振电压,以免梁在自振频率附近振幅过大。【问题】如果用直流电压表来读数,需增加哪些测量单元?测量线路该如何?,上一页,返回,实验三 差动螺线管电感式传感器
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- 传感器 技术 应用 第十一 实验 指导
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