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1、會(huì)計(jì)學(xué)1傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)(jsh)系列實(shí)驗(yàn)系列實(shí)驗(yàn)第一頁,共25頁。第1頁/共24頁第二頁,共25頁。第2頁/共24頁第三頁,共25頁。第3頁/共24頁第四頁,共25頁。第4頁/共24頁第五頁,共25頁。第5頁/共24頁第六頁,共25頁。第6頁/共24頁第七頁,共25頁。第7頁/共24頁第八頁,共25頁。傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)(jsh)系列實(shí)驗(yàn)系列實(shí)驗(yàn)上海理工大學(xué)光電學(xué)院上海理工大學(xué)光電學(xué)院2008年年1月月9第8頁/共24頁第九頁,共25頁。目錄目錄實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一箔式應(yīng)變片測量技術(shù)箔式應(yīng)變片測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二半導(dǎo)體應(yīng)變片性能及應(yīng)用半導(dǎo)體應(yīng)變片性能及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三移相器和相敏檢波器實(shí)驗(yàn)移相
2、器和相敏檢波器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四交流全橋電路及應(yīng)用交流全橋電路及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五差動(dòng)變壓器測量及應(yīng)用差動(dòng)變壓器測量及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六差動(dòng)螺管式電感傳感器及應(yīng)用差動(dòng)螺管式電感傳感器及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七溫度傳感器實(shí)驗(yàn)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)八光纖傳感器實(shí)驗(yàn)光纖傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)九霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十實(shí)驗(yàn)十電渦流傳感器性能實(shí)驗(yàn)電渦流傳感器性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一實(shí)驗(yàn)十一壓電加速壓電加速(jis)式傳感器實(shí)驗(yàn)式傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十二實(shí)驗(yàn)十二電容式傳感器特性電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)十三實(shí)驗(yàn)十三力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十四實(shí)驗(yàn)十四微機(jī)檢測與轉(zhuǎn)換微機(jī)檢測與轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集處理數(shù)據(jù)采集處理封面(f
3、ngmin) 10第9頁/共24頁第十頁,共25頁。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一箔式應(yīng)變箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)片測量技術(shù)-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)部件及儀器三、實(shí)驗(yàn)部件及儀器四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求目錄(ml) 11第10頁/共24頁第十一頁,共25頁。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式(fngsh);2.測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出;3.比較箔式應(yīng)變片分別接成單臂直流電橋、半橋、全橋時(shí)電橋的輸出關(guān)系;4.說明溫度變化對(duì)應(yīng)變測試系統(tǒng)的影響;5.在實(shí)用測試電路中對(duì)由于溫度變化引入的測量誤差進(jìn)行溫度補(bǔ)
4、償。目錄(ml) 12實(shí)驗(yàn)(shyn)一 箔式應(yīng)變片測量技術(shù)第11頁/共24頁第十二頁,共25頁。二、實(shí)驗(yàn)原理:1.應(yīng)變片是常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時(shí),應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面,當(dāng)測件受力發(fā)生形變時(shí),應(yīng)變片的敏感柵隨同形變,其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。2.電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種。當(dāng)電橋平衡時(shí),橋路對(duì)臂電阻乘積相等,電橋輸出為零。在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中,電阻相對(duì)變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4,當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí),R=R/R;當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作,則有R=2R/R;當(dāng)用四個(gè)應(yīng)
5、變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作,且R1=R2=R3=R4=R時(shí),R=4R/R。由此可見,單臂,半橋,全橋電路的靈敏度依此增大。根據(jù)戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等于1/4ER,電橋靈敏度Ku=V/R/R,于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度分別為1/4E、1/2E和E。由此可見,當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定(ydng)時(shí),電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。目錄(ml) 13實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片測量(cling)技術(shù)第12頁/共24頁第十三頁,共25頁。二、實(shí)驗(yàn)原理:3. 溫度變化引起應(yīng)變片阻值發(fā)生變化的原因是應(yīng)變片電阻絲的溫度系數(shù)及電阻絲與測試中的膨脹系數(shù)不同。由此引起測試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變
6、化。4. 用補(bǔ)償片法是應(yīng)變電橋溫度補(bǔ)償方法中的一種,如附圖(2)所示。在圖示電橋中,R1為工作片,R2為補(bǔ)償片,R1=R2。當(dāng)溫度變化時(shí)兩應(yīng)變片的電阻變化R1與R2符號(hào)相同(xin tn),數(shù)量相等,橋路如原來是平衡的,則溫度變化后R1R4=R2R3,電橋仍滿足平衡條件,無漂移電壓輸出,由于補(bǔ)償片所貼位置與工作片成90,所以只感受溫度變化,而不感受懸臂梁的應(yīng)變。目錄(ml) 14實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第13頁/共24頁第十四頁,共25頁。三、實(shí)驗(yàn)部件及儀器:直流穩(wěn)壓電源(4V檔)、電橋(din qio)、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、測微頭、電壓表、加熱器、半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)、溫度補(bǔ)償
7、片。目錄(ml) 15實(shí)驗(yàn)(shyn)一 箔式應(yīng)變片測量技術(shù)第14頁/共24頁第十五頁,共25頁。四、實(shí)驗(yàn)步驟:1.調(diào)零。開啟儀器電源,差動(dòng)放大器增益置100倍(順時(shí)針方向旋到底(do d)),“+、-”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表,用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零,然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表,則將毫伏表輸入端對(duì)地短路,調(diào)整“調(diào)零”電位器,使指針居“零”位。拔掉短路線,指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。2.按圖(1)將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測試橋路。橋路中R1、R2、R3和WD為橋路中的固定電阻和直流調(diào)
8、平衡電位器,R為應(yīng)變片(可任選上、下梁中的一片工作)。直流激勵(lì)電源為4伏。測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上,并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。目錄(ml) 16實(shí)驗(yàn)(shyn)一 箔式應(yīng)變片測量技術(shù)第15頁/共24頁第十六頁,共25頁。四、實(shí)驗(yàn)步驟:3.確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源,并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整(tiozhng)電橋WD電位器,使測試系統(tǒng)輸出為零。4.旋動(dòng)測微頭,帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng),以水平狀態(tài)下輸出電壓為零,向上和向下移動(dòng)各5mm,測微頭每移動(dòng)記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值,并列表。根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度S,S=X/V,并在坐標(biāo)圖上做出V-X關(guān)系曲線。5.調(diào)整(tiozhng
9、)系統(tǒng)輸出為零,記錄加熱前測試系統(tǒng)感受的溫度,點(diǎn)溫計(jì)可插入二片應(yīng)變梁之間的加熱器當(dāng)中。6.開啟“加熱”電源,觀察測試系統(tǒng)輸出電壓隨溫度計(jì)升高而發(fā)生的變化。待電壓讀數(shù)基本穩(wěn)定后記下電壓值,并求出溫度漂移值V/T。目錄(ml) 17實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第16頁/共24頁第十七頁,共25頁。四、實(shí)驗(yàn)步驟:7.按圖(3)接好線路,圖中R和R分別為箔式工作片和補(bǔ)償片,重復(fù)5-6步驟,求出接入補(bǔ)償片后系統(tǒng)的溫度漂移,并與實(shí)驗(yàn)步驟6的結(jié)果進(jìn)行比較。8.在完成(wn chng)實(shí)驗(yàn)步驟4的基礎(chǔ)上,不變動(dòng)差動(dòng)放大器增益和調(diào)零電位器,依次將圖(1)中電橋固定電阻R1、R2、R3換成箔式應(yīng)變片
10、,分別接成半橋和全橋測試系統(tǒng)。 9.重復(fù)3、4步驟,測出半橋和全橋輸出電壓并列表,計(jì)算靈敏度。 10.在同一坐標(biāo)上描出V-X曲線,比較三種橋路的靈敏度,并做出定性的結(jié)論。目錄(ml) 18實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第17頁/共24頁第十八頁,共25頁。五、注意事項(xiàng):1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好,連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線,以避免引入干擾。2.接插線插入插孔時(shí)輕輕地作一小角度的轉(zhuǎn)動(dòng),以保證接觸良好,拔出時(shí)也輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出,切忌用力拉扯接插線尾部,以免造成(zo chn)線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3.穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路。4.應(yīng)變片接入半橋和全橋時(shí)應(yīng)注意其受力方向,一定要接成差
11、動(dòng)形式。5.直流激勵(lì)電壓不能過大,以免造成(zo chn)應(yīng)變片自熱損壞。目錄(ml) 19實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第18頁/共24頁第十九頁,共25頁。五、注意事項(xiàng):6.由于進(jìn)行位移測量時(shí)測微頭要從零正的最大值,又回復(fù)到零,再負(fù)的最大值,因此容易造成零點(diǎn)偏移,因此計(jì)算靈敏度時(shí)可將正X的靈敏度與負(fù)的X的靈敏度分開計(jì)算。再求平均值,以后實(shí)驗(yàn)中凡需過零的實(shí)驗(yàn)均可采用此種方法。7.由于本儀器中所使用的BHF箔式應(yīng)變片具有(jyu)防自蠕變性能,因此溫度系數(shù)還是比較小的。8.應(yīng)正確選擇補(bǔ)償片。在面板的應(yīng)變片接線端中,從左至右18對(duì)接線端分別是:1上梁半導(dǎo)體應(yīng)變片,2下梁半導(dǎo)體應(yīng)變片,
12、3、5上梁箔式應(yīng)變片,4、6下梁箔式應(yīng)變片,7、8上、下梁溫度補(bǔ)償片。電路中工作片與補(bǔ)償片應(yīng)在同一應(yīng)變梁上。目錄(ml) 20實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第19頁/共24頁第二十頁,共25頁。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 實(shí)驗(yàn)原理圖;3. 實(shí)驗(yàn)部件及儀器;4. 實(shí)驗(yàn)步驟;5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析: 列出表格,記錄(jl)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù); 在坐標(biāo)紙上畫出相關(guān)曲線,并計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù); 心得體會(huì)。 目錄(ml) 21實(shí)驗(yàn)(shyn)一 箔式應(yīng)變片測量技術(shù)第20頁/共24頁第二十一頁,共25頁。圖(1)V+4V-4VWDR2R3RR1+_返回(fnhu) 22實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片測量(cling)技術(shù)第21頁/共24頁第二十二頁,共25頁。RRRR1234V圖(2)返回(fnhu) 23實(shí)驗(yàn)(shyn)一 箔式應(yīng)變片測量技術(shù)第22頁/共24頁第二十三頁,共25頁。V+4V-4VWDR+_RRR差放電壓表圖 (3)返回(fnhu) 24實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變(yngbin)片測量技術(shù)第23頁/共24頁第二十四頁,共25頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會(huì)計(jì)學(xué)。實(shí)驗(yàn)十三 力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)。2.測試應(yīng)變(yngbin)梁變形的應(yīng)變(yngbin)
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