檢測技術實驗

1、湖南工學院教案用 P. 14 實驗一：金屬箔式應變片：單臂、半橋、全橋比較 泊式電阻應變片傳感器是利用將應變力轉換為電阻變化的傳感器，通過轉化電路將其轉換的電量輸出，電量變化的大小反映了被測物理量的大小，它是目前測量力，力矩，壓力，加速度。重量等參數最廣泛的傳感器。一、實驗目的：驗證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間的特點及關系。二、實驗所需設備：1、 直流穩(wěn)壓電源開關打到4V2、 差動放大器旋鈕到增益最大3、 平衡電橋4、 F/V表開關撥到20V5、 測微頭6、 雙單引梁7、 應變片三、實驗電原理圖四、實驗步驟：1、 按實驗一的方法將差動放大器調零后，關閉電源。按圖2接線，圖中R4=Rx為工作

2、片，r和w為電橋平衡網絡。2、 調整測微頭，使雙行梁處于水平位置（目測），直流穩(wěn)壓電源打到±4檔，差動選擇適當的放大增益。一般增益電位器旋在中間位置，然后，調整電橋平衡電位器W，使表頭顯示零。3、 旋轉測微頭，使梁移動，每隔0.5mm，讀F/V表電壓值，填下表并關閉電源： 位移(mm)電壓(mV)4、 保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一應變片即二片受力方向不同應變片，形成半橋，調節(jié)測微頭使梁到水平位置（目測），調節(jié)電橋W1使F/V表顯示為零，重復（3）過程同樣測得讀數，填入下表：位移(mm)電壓(mV)5、 保持放大器增益不變，將R1，R2兩個固定電阻換成

3、另兩片受力應變片（即R1換成，R2換成，）組橋時中要掌握對臂應變片的受力方向相同，鄰臂應變征的受力方向相反即可，否則相互抵消沒有輸出。接成一個直流全橋，調節(jié)測微頭使梁到水平位置，調節(jié)電橋W1同樣使F/V表顯示零。重復（3）過程將讀出數據填入下表：位移(mm)電壓(mV)6、 同一個坐標紙上描出X-V曲線，比較三種接法的靈敏度。注意事項：1、 在更換應變片時應將電源關閉。2、 在實驗過程中如有發(fā)現電壓、過載，應將電壓量程擴大。3、 在本實驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。4、 直流穩(wěn)壓電源±4V不能打的過大，以免損壞應變片或造成嚴重自熱效應。5、 接全橋時請注意區(qū)別各

4、片子的工作狀態(tài)方向。實驗二、電渦流傳感器實驗一、電渦流傳感器在電子技術中的應用：根據法抗第電磁感應原理制成的電渦流傳感器，一般情況下可分為高頻反射式和低頻透射式，它的最大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應力，材料損傷等進行非接觸式、連續(xù)測量。二、實驗目的：了解電渦流式傳感器的原理，工作性能，測量振幅的原理和方法。本實驗用高頻反射式。三、本實驗所需要的電路及部件：1、電渦流變換器 5、電渦流傳感器2、F/V表 6、示波器3、測微頭 7、振動平臺4、鐵測片四、實驗步驟：（一）靜態(tài)標定 1、觀察傳感器的結構，它是一個扁平線圈，直徑為10毫米。2、裝好傳感器（傳感器對準鐵測片安裝）和測微頭。注

5、意：被測體與渦流傳感器測試探頭平面盡量平行，并將探頭盡量對準被測中間，以減少渦流損失。3、關閉電源后，按圖16電路圖，用導線將電渦流傳感器接入電渦流變換器輸入端，將輸出端接至F/V表，電壓表置20檔。4、 調節(jié)電渦流傳感器的高度，使其與被測鐵片接觸，從此開始讀數，記下示波器及電壓表的數值，填入下表。要求每隔0.1m/m讀數，到線性嚴重變換為止，根據實驗數據，在坐標紙上畫出V-X曲線，指出大致的線性范圍，求出系統(tǒng)靈敏度，可見電渦流傳感器最大的特點是 ，傳感器與被測體間有一個最佳初始工作點。這里采用的變換電路是一種 。X(mm)Vp-p(v)V(v)（二）振幅測量將差動放大器增益置最小（逆時針到底

6、），直流穩(wěn)壓電源置±4V檔。1、 轉動測微頭，將振動平臺中間的磁鐵與測微頭分離，使梁振動時不至于再被吸?。ㄟ@時振動臺處于自由靜止狀態(tài)），調節(jié)電渦流傳感器頭的位置（目測），使之處在線性范圍的中點附近。2、 根據圖19的電路結構接線，將渦流傳感器探頭、渦流變換器、電橋平衡網絡、差動放大器、F/V表、直流穩(wěn)壓電源連接起來，組成一個測量線路（這時直流穩(wěn)壓電源應置±4V檔），F/V表置20V檔，開啟電源。 3、 調節(jié)電橋平衡網絡，使電壓表讀數為零。4、 將低頻信號源輸出接振動臺的振蕩線圈處，開啟電源，適當調節(jié)低頻信號源的輸出頻率和幅度，使振動臺振動起來，適當調節(jié)傳感器頭離振動平臺的距

7、離，使示波器顯示的波形為完整的正弦波，并記錄此波形的峰峰值和頻率于下表中。5、 改變低頻信號源的輸出頻率和幅度，重復第4步，將測得的數據填入下表中測量次數1234F(Hz)V(p-p)思考：（1）根據實驗結果，可以知道振動臺的自振頻率大致為多少？ （2）如果已知被測梁振幅為0.2mm，傳感器是否要安裝在最佳工作點？（3）如果此傳感器僅用來測量振動頻率，工作點問題是否仍十分重要？ 實驗三、綜合實驗（一）氣敏傳感器（MQ3）實驗一、氣敏傳感器在工程中的應用的原理。在工業(yè)生產中，在日常生活中，人們廣泛使用氣敏元件來進行各種氣體的檢測，以確保生產和生命的安全，在本實驗中運用MQ3酒精傳感器為例，它可檢

8、測酒精的濃度。其原理是當傳感器表面吸附有被測酒精氣體時，其接觸界面的導體電子會比例的發(fā)生變化，從而使氣敏元件的電阻隨氣體的濃度變化，這種反應是可逆的，因此可重復使用。為使反應速度加快，通常需對氣敏元件進行加熱，如圖30-1為其特征圖。 阻值（K） 100 10 濃度（PPM） 圖30-1二、 在實驗所需設備及單無電路：1、 直流穩(wěn)壓電源打到±2V，差動放大器增益最大，電橋用其中W1和r。2、F/V表置于20V檔。三、實驗步驟：1、 開啟電源，將差動放大器輸入端（+）、（-）與地短接調零。2、 關閉電源，按圖30-2接線。3、 開啟電源，預熱5分鐘后，用浸有酒精的棉球靠近傳感器，并輕輕

9、吹氣使酒精揮發(fā)并進入傳感器金屬絲網內，同時觀察電壓表的數值的變化，此時電壓表讀數為V，它反應了傳感器AB兩端間的電阻隨著發(fā)生了變化？此種變化是否說明MQ3檢測到了酒精氣體的存在？如果電壓表變化不夠明顯，可適當調大差動放大的增益。4、 MQ3氣敏傳感器傳輸，外形，元件符號。 5、 思考與動手畫一個酒精氣體報警電路。（二）光電傳感器（對射型）測速實驗一、本實驗在電子技術中的應用 光電傳感器也稱光偶，分反射型和對射型兩種。它們在電子技術中常用耦合型開關用。本實驗中只用對射型來作測速用，它在工控和電機轉速測量中應用較廣泛。二、利用光耦探頭和速度/V電路，幫助學生理解和掌握測速的方法和計算。三、實驗部件

10、和單元電路：1、 光電傳感器探頭。它安裝在軸流電機的左下角。2、 軸流電機。它有開關控制，并由可調電壓紐對其進行速度調節(jié)，軸流電機上的圓盤邊上有一缺口，光耦對射時，圓盤、缺口對光耦的通斷進行控制。3、 速度/V處理電路。4、 示波器。四、實驗電原理圖：五、實驗步驟：1、 按圖32連線，將光耦探頭的1、2、3分別與速度/V處理電路的1、2、3連接。速度/V處理電路的輸出端與示波器相連。2、 開啟電源和軸流電機開關，調節(jié)電機調壓鈕，使電機轉速為：A、慢速（目測），用示波器觀察：T= ms，速度V= 轉/分。B、中速（目測），用示波器觀察：T= ms，速度V= 轉/分。C、高速（目測），用示波器觀察

11、：T= ms，速度V= 轉/分。3、 注：速度V=1000/T×60= 轉/分4、 關閉電源。（三）色差/V傳感器一、本實驗在實際生產中的應用 色差/V傳感器實際上是一個反射式的紅外光電耦合器，它利用物體的各種顏色對紅外線吸收程度各異的特點將這種差異轉換成電信號。生產實踐中，往往需要對某種顏色的變化進行監(jiān)控，檢測，滿足生產的需要。二、實驗目的：了解紅外線被各種顏色的吸收程度，及其轉換成電壓時的變化。三、 實驗所需部件：1、色差傳感器：裝在軸流電機旁，可上、下、左、右調節(jié)。2、六色盤：在軸流電機轉盤上，可用手轉動。3、色差/V信號處理電路。 4、F/V表頭：置于20V檔。四、實驗電原理

12、圖：五、 實驗步驟： 1、將色差/V傳感器的（1）連接色差傳感器處理電路的（1）；傳感器（2）連接處理電路（2）；（3）號腳與地相連。 2、將色差/V處理電路圖的輸出端與F/V相連。 3、開戶電源，將色差/V探頭對準轉盤上的黑色塊，調節(jié)處理電路中的W進行黑色調零，使F/V輸出為零。 4、依次轉動六色盤，對其余5種顏色進行測量，并將數據填入下表：黑色綠色藍色紅色黃色白色0V六、 紅外線被各種顏色的吸收度和紅外線在光譜中的位置。七、 注意事項：本實驗在實驗應用中，一定要使各種被測顏色在同環(huán)境條件下進行測量，所以用了調零黑色電位器。八、 關閉電源。實驗四 開關式全波相敏檢波電路實驗一、實驗目的1熟悉

13、和掌握相敏檢波器的工作原理。2驗證相敏檢波器的檢幅特性和鑒相特性。二、實驗設備及參考電路圖1實驗臺中部件：相敏檢波器、音頻振蕩器、移相器、直流穩(wěn)壓電源、低通濾波器、電壓表（毫伏表）2雙蹤示波器3實驗參考電路圖三、實驗步驟將音頻振蕩器的輸出信號（00 ）接至相敏檢波器的輸入端(1)。1參考信號為直流電壓 將直流穩(wěn)壓電源+2V接入相敏檢波器參考信號輸入端(4)，用雙蹤示波器測試相敏檢波器輸入端(1)和輸出端(3)的波形。 將直流穩(wěn)壓電源-2V接入相敏檢波器參考信號輸入端(4)，用雙蹤示波器測試相敏檢波器輸入端(1)和輸出端(3)的波形。2參考信號為交流電壓 將音頻信號00 接入相敏檢波器參考信號輸

14、入端(2)，用雙蹤示波器觀察(1) (6)端波形。 將音頻信號1800 接入相敏檢波器參考信號輸入端(2)，用雙蹤示波器觀察(1) (6)端波形。3相敏檢波器檢幅特性將相敏檢波器的輸出端(3)接低通濾波器的輸入端，將低通濾波器的輸出端接數字電壓表。 相敏檢波器的輸入信號（接(1)）和參考信號（接(2)）同相，改變音頻信號的輸入幅值Vp-p，分別讀出電壓表顯示的數值填入下表。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V輸出V0 (V) 相敏檢波器的輸入信號（接(1)）與參考信號（接(2)）反相時，改變音頻信號的輸入幅值Vp-p，分別讀出電壓表顯示的數值填入下表。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V輸出V0 (V)4相敏檢波器的鑒相特性將音頻信號接移相器的輸入端，移相器電路輸出接相敏檢波器參考輸入端(2)，旋轉移相器的電位器旋鈕，改變參考電壓的相位，音頻振蕩器輸出幅值不變，用示波器觀察(1) (6)波形，并讀出對應的電壓表值。四、實驗報告要求1畫出該相敏檢波器的