附錄01 CSY型傳感器試驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

附錄一CSY型傳感器試驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片性能實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘賾?yīng)變片，單臂電橋的工作原理和工作情況。2．實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源，電橋，差動(dòng)放大器，雙孔懸臂梁稱(chēng)重傳感器，砝碼，一片應(yīng)變片，F(xiàn)/V表，主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到2V擋，F(xiàn)/V表打到2V擋，差動(dòng)放大增益最大(右旋到底)。實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片性能實(shí)驗(yàn)3．實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變片是一種能將被測(cè)試件的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件，工作原理基于應(yīng)變—電阻效應(yīng)(當(dāng)電阻敏感柵感受應(yīng)變時(shí)，其電阻發(fā)生相應(yīng)變化)。使用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，將應(yīng)變片牢固地粘貼在被測(cè)彈性試件上，當(dāng)試件受力變形時(shí)，應(yīng)變片的金屬柵隨之產(chǎn)生相應(yīng)變形，從而引起應(yīng)變片電阻的變化。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片性能實(shí)驗(yàn)5．注意事項(xiàng)

(1)電橋上端虛線所示的4個(gè)電阻實(shí)際上并不存在，僅作為一標(biāo)記。

(2)為確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中輸出指示不溢出，可先將砝碼加至最大重量，如指示溢出，適當(dāng)減小差動(dòng)放大器增益，此時(shí)差動(dòng)放大器不必重調(diào)零。

(3)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小，以減小其對(duì)直流電橋的影響。

(4)電位器W1、W2在有的型號(hào)儀器中標(biāo)為RD、RA。實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)變面積式電容傳感器

的應(yīng)用

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及特性。2．實(shí)驗(yàn)器材電容傳感器，電容變換器(或電容放大器)，電壓放大器或差動(dòng)放大器，低通濾波器，F(xiàn)/V表。實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)變面積式電容傳感器的應(yīng)用

3．實(shí)驗(yàn)原理變面積型電容傳感器測(cè)量位移有3種方式：平面直線位移型，角位移型和圓柱(或圓角)線位移型。本實(shí)驗(yàn)儀是平面直線位移型。設(shè)起始時(shí)電容器為C，當(dāng)動(dòng)極板沿力方向移動(dòng)ΔX時(shí)，其電容量為

實(shí)驗(yàn)二差動(dòng)變面積式電容傳感器的應(yīng)用電容變化量為，故相對(duì)變化量為，其中a為極板寬度。電容靈敏度為，其中b為極板長(zhǎng)度，A0為初始面積(A0=ab)。可知，平面直線位移型電容傳感器的電容量與輸入位移量有線性關(guān)系，靈敏度為常數(shù)。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器式電感傳感器

的應(yīng)用——測(cè)位移

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒?dòng)變壓器的組成和標(biāo)定方法。2．實(shí)驗(yàn)器材音頻振蕩器，差動(dòng)變壓器，測(cè)微頭，示波器，主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置：音頻振蕩器4～8kHz，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器式電感傳感器的應(yīng)用——測(cè)位移

3．實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)變壓器原理，次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)分別為輸出電勢(shì)為實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器式電感傳感器的應(yīng)用——測(cè)位移當(dāng)銜鐵在中間位置時(shí)，若兩個(gè)次級(jí)線圈及參數(shù)磁路尺寸相等，則M1=M2=M，所以E2=0；當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，M1≠M(fèi)2，由于差動(dòng)工作，所以M1=M+M1，M2=M-M2，在一定的范圍內(nèi)M1=M+M1，其差值(M1-M2)與銜鐵位移成正比，在負(fù)載開(kāi)路情況下輸出電勢(shì)為

E2=-(M1-M2)I1實(shí)驗(yàn)三差動(dòng)變壓器式電感傳感器的應(yīng)用——測(cè)位移當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯處于中間位置，輸出電壓為零點(diǎn)殘余電壓。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯移上或移下，其輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波濾波后得到直流輸出，可以指示輸入位移量的大小和方向。本實(shí)驗(yàn)用示波器讀取零點(diǎn)殘余電壓值和位移量的大小。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)四電渦流式傳感器的應(yīng)用3．實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通以正弦交流電時(shí)，線圈的周?chē)a(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H，此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生電渦流，而電渦流也產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，由于磁場(chǎng)H2的反使用，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化，這種線圈阻抗的變化完整地反映渦流效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)四電渦流式傳感器的應(yīng)用顯然，線圈阻抗的變化與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離等參數(shù)有關(guān)。線圈金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通?？捎纱艑?dǎo)率μ、電導(dǎo)率、線圈到金屬體的距離x、激勵(lì)電流強(qiáng)度I和頻率等參數(shù)來(lái)描述。線圈的阻抗Z可用如下函數(shù)表示

Z=F

當(dāng)μ、、I、恒定不變時(shí)，阻抗Z就成為距離x的單調(diào)函數(shù)，即Z=f(x)。實(shí)驗(yàn)四電渦流式傳感器的應(yīng)用

4．實(shí)驗(yàn)步驟

5．注意事項(xiàng)被測(cè)體與渦流傳感器測(cè)試探頭平面盡量平行，并將探頭盡量對(duì)準(zhǔn)被測(cè)體中間，以減少渦流損失。附圖4渦流傳感器接線圖實(shí)驗(yàn)五霍爾傳感器的應(yīng)用1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅髟陟o態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用。2．實(shí)驗(yàn)器材霍爾片，磁路系統(tǒng)，差動(dòng)放大器，直流穩(wěn)壓電源，F(xiàn)/V表，電橋，砝碼，主、副電源，振動(dòng)平臺(tái)。有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源置±2V擋，主、副電源關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)五霍爾傳感器的應(yīng)用3．實(shí)驗(yàn)原理霍爾片在磁路中有位移，改變了霍爾元件所感受到的磁場(chǎng)大小和方向，引起霍爾電勢(shì)的大小和極性的變化。保持霍爾元件的控制電流恒定，而使霍爾元件在一個(gè)均勻梯度的磁場(chǎng)中沿X方向移動(dòng)，輸出霍爾電動(dòng)勢(shì)為UH=kx，霍爾電動(dòng)勢(shì)極性表示位移的方向。磁場(chǎng)梯度越大，靈敏度越高，磁場(chǎng)梯度越均勻，輸出線性度越好。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)五霍爾傳感器的應(yīng)用

5．注意事項(xiàng)

(1)此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以砝碼和重物不應(yīng)太重。

(2)砝碼應(yīng)置于平臺(tái)的中間部分。

實(shí)驗(yàn)五霍爾傳感器的應(yīng)用附圖5霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)六光纖傳感器的應(yīng)用

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和性能。2．實(shí)驗(yàn)器材主、副電源，差動(dòng)放大器，F(xiàn)/V表，光纖傳感器，振動(dòng)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)六光纖傳感器的應(yīng)用3．實(shí)驗(yàn)原理光纖有傳導(dǎo)光線的作用。反射面有一定的漫反射，反射回的光強(qiáng)隨接收光纖與反射面的距離變化而變化。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)七單臂、半橋、全橋功能比較1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)器材直流穩(wěn)壓電源，差動(dòng)放大器，電橋，F(xiàn)/V表，測(cè)微頭，雙平行梁，應(yīng)變片，主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到2V擋，F(xiàn)/V表打到2V擋，差動(dòng)放大增益最大。實(shí)驗(yàn)七單臂、半橋、全橋功能比較3．實(shí)驗(yàn)原理設(shè)R為接入的應(yīng)變計(jì)橋臂電阻，設(shè)R1=R2=R3=R4=R，測(cè)量時(shí)的變化為△R。

(1)單臂工作，即只有一只應(yīng)變計(jì)接入電橋，輸出電壓U=(/4R)E。

(2)半橋工作，有兩只應(yīng)變計(jì)接入電橋相鄰橋臂，它們的變化要求大小相等、方向相反(即差動(dòng)工作)，輸出電壓U=(△R

/2R)E。實(shí)驗(yàn)七單臂、半橋、全橋功能比較

(3)全橋工作，有4只應(yīng)變計(jì)接入電橋差動(dòng)工作，即R1=R+△R

，R2=R-△R

，R3=R-△R

，R4=R+△R

，此時(shí)。分析可知：用直流電橋作應(yīng)變計(jì)的測(cè)量電路，在應(yīng)變計(jì)的電阻發(fā)生變化時(shí)電橋輸出電阻也隨之變化。

實(shí)驗(yàn)七單臂、半橋、全橋功能比較當(dāng)電阻變化量△R

≤R時(shí)，△R

/R呈線性關(guān)系，即電橋電壓與被測(cè)量應(yīng)變量成線性關(guān)系，而在相同條件下(供電電源、應(yīng)變計(jì)型號(hào)不變)，差動(dòng)工作比單臂工作輸出信號(hào)大，半橋差動(dòng)是單臂輸出的2倍，而全橋差動(dòng)輸出是單臂輸出的4倍。4．實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)七單臂、半橋、全橋功能比較