傳感器與檢測技術(shù)實驗報告分解

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西華大學(xué)實驗報告

西華大學(xué)實驗報告（理工類）

開課學(xué)院及實驗室：自動檢測及自動化儀表實驗室實驗時間：年月日

學(xué)生姓名學(xué)生所在學(xué)院課程名稱實驗項目名稱橋性能比較與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較實驗指導(dǎo)教師林艷、陳高燕項目學(xué)分學(xué)號電氣信息學(xué)院傳感器與檢測技術(shù)實驗一：箔式應(yīng)變片性能及單臂、半橋、全項目代碼成績年級/專業(yè)/班課程代碼106088009一、實驗?zāi)康?/p>

1．觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；2．測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出；3．比較各橋路間的輸出關(guān)系；

4．比較金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的各種的特點。

二、實驗原理

應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，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，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。

三、實驗設(shè)備、儀器及材料

直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動放大器、箔式應(yīng)變片、測微頭、（或雙孔懸臂梁、稱重砝碼）、電壓表。

四、實驗步驟（按照實際操作過程）

1．調(diào)零。開啟儀器電源，差動放大器增益置100倍（順時針方向旋到底），“＋、－”輸入端用實驗線對地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗線。調(diào)零后電位器位置不要變化，調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。

2．按圖1.1將實驗部件用實驗線連接成測試橋路。橋路中R1、R2、R3、和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為金屬箔式應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵電源為±4V。

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＋4VRR2＋WD－4VR3R1圖1.1單臂電橋測試原理圖

－V3．確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。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)。調(diào)整電橋WD電位器，使測試系統(tǒng)輸出為零。

4．旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下的運動，以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出電壓為零為起點，向上和向下移動各5mm，測微頭每移動0.5mm記錄一個差動放大器輸出電壓值，并列表。

5．直流半橋：保持差動放大器增益不變，將R2換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相反的另一金屬箔式應(yīng)變片，（若R拉伸，換上去的應(yīng)為壓縮片）形成半橋。重復(fù)單臂電橋的步驟；

6．直流全橋：保持差動放大器增益不變，將R1換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相反的另一金屬箔式應(yīng)變片，（若R拉伸，換上去的應(yīng)為壓縮片），將R3換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相同的另一金屬箔式應(yīng)變片，形成全橋。重復(fù)單臂電橋的步驟。

五、實驗過程記錄(數(shù)據(jù)、圖表、計算等)

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六、實驗結(jié)果分析及問題討論

指導(dǎo)教師簽字：

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開課學(xué)院及實驗室：自動檢測及自動化儀表實驗室實驗時間：年月日

學(xué)生姓名學(xué)生所在學(xué)院課程名稱實驗項目名稱阻測溫試驗指導(dǎo)教師林艷、陳高燕項目學(xué)分學(xué)號電氣信息學(xué)院傳感器技與檢測技術(shù)實驗二：熱電式傳感器——熱電偶、熱敏電項目代碼成績年級/專業(yè)/班課程代碼106088009一、實驗?zāi)康?/p>

1、觀察了解熱電偶的結(jié)構(gòu)；2、熟悉熱電偶的工作特性；3、學(xué)會查閱熱電偶分度表；4、了解熱敏電阻的特性；

5、比較熱電偶和熱敏電阻的特性。

二、實驗原理

1．熱電偶測溫：熱電偶是熱電式傳感器的一種，它可將溫度變化轉(zhuǎn)化成電勢的變化，其工作原理是建立在熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)上的。即將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個閉合回路，如果兩個結(jié)點的溫度不同，回路中將產(chǎn)生一定的電流（電勢），其大小與材料的性質(zhì)和結(jié)點的溫度有關(guān)。因此只要保持冷端溫度t0不變，當(dāng)加熱結(jié)點時，熱電偶的輸出電勢E會隨溫度t變化，通過測量此電勢即可知道兩端溫差，從而實現(xiàn)溫度的測量。本儀器中熱電偶為銅—康銅熱電偶（K型）。

2．熱敏電阻測溫：熱敏電阻是熱電式傳感器的一種，它可將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻變化以達到測量溫度的目的。熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料制成的熱敏元件，它具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各領(lǐng)域的優(yōu)點。熱電偶一般測高溫線性較好，熱敏電阻則用于200℃以下溫度較為方便。

本實驗中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)。其定義為熱敏電阻在其自身溫度變化1℃時，電阻值的相對變化量，可用下式表示為：

?T?1dRTB??RTdTT2式中B為熱敏電阻常數(shù)。本實驗所用的熱敏電阻B=3200K。

負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻其特性可以表示為：RT?RT0式中RT、RT0分別為溫度T和T0時的電阻值。

因此當(dāng)溫度變化時，熱敏電阻阻值的變化將導(dǎo)致由運放組成的壓/阻變換電路的輸出電壓變化，其關(guān)系

11B(?)eTT0

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可表示為：

U0UTR?U0?T0RT0RTUTRT式中UT、UT0分別為溫度T和T0時的壓/阻變換電路的輸出電壓值。根據(jù)上面兩式：

11RT1?ln?TBRT0T0

11UT1?ln?TBUT0T0三、實驗設(shè)備、儀器及材料

熱電偶、熱敏電阻RT、溫度變換器、加熱器、差動放大器、電壓表、溫度計（自備）。

四、實驗步驟（按照實際操作過程）

1．熱電偶的測溫試驗步驟

（1）調(diào)節(jié)差動放大器輸出為