《傳感器與檢測技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書修訂

自動化專業(yè)《傳感器與檢測技術(shù)》課程試驗(yàn)指導(dǎo)書撰寫人：閆奇瑾 審定人：輔小榮目錄第一局部1其次局部根本試驗(yàn)指導(dǎo)..................................2試驗(yàn)一箔式應(yīng)變片橋路性能比較...........................2試驗(yàn)二電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定.........................6

差動變面積式電容式傳感器的靜態(tài)特性 9霍爾式傳感器靜態(tài)特性試驗(yàn) 11第一局部 緒論適用于自動化專業(yè)。一、本課程試驗(yàn)的作用與任務(wù)分析技術(shù)。二、本課程試驗(yàn)的根底學(xué)問感器、磁電式傳感器的根本工作原理、構(gòu)造、測量電路以及應(yīng)用方法等。三、本課程試驗(yàn)教學(xué)工程及其教學(xué)要求序試驗(yàn)工程名稱號

學(xué)教學(xué)目標(biāo)、要求時(shí)教學(xué)目標(biāo)：觀看電阻應(yīng)變片組成構(gòu)造，了解箔式應(yīng)變片工作原箔式應(yīng)變片橋路性能比較 2 理，生疏半橋、全橋電路。教學(xué)要求：觀看應(yīng)變片輸出電路分別接成半橋、全橋時(shí)的輸出變化，作出特性曲線，分析靈敏度等靜態(tài)特性。有關(guān)測量電路。電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 2差動變面積式電容式傳感器的

曲線，分析計(jì)算其靜態(tài)特性。教學(xué)目標(biāo)：把握電容式傳感器的工作原理和測量方法；觀看電2 容式傳感器的構(gòu)造和外形。特性教學(xué)要求：用試驗(yàn)的方法測出電容動片的上下位移與輸出信號--10-霍爾式傳感器靜態(tài)特性試驗(yàn) 2合 計(jì) 8

間的特性曲線，分析其靈敏度。相關(guān)測量電路。間的特性曲線，分析計(jì)算其靜態(tài)特性。-1-其次局部 根本試驗(yàn)指導(dǎo)-1-試驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片橋路性能比較一、試驗(yàn)?zāi)康挠^看了解箔式應(yīng)變片構(gòu)造及粘貼方式。測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。比較各橋路間的輸出關(guān)系。二、試驗(yàn)原理發(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。的靈敏度依次增大。實(shí)際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理如下：1-1應(yīng)變電橋半橋雙臂和全橋電路原理U U RRRR(RR)(RR)1 32 4U01 2 3 4單臂、半橋雙臂和全橋電路的∑R分別為 、 、 。電橋靈敏度S＝?V/X，于是對應(yīng)于單臂、半橋雙臂和全橋的電壓靈敏度分別為1/4U、1/2UU。三、主要儀器及耗材CSY10型傳感器系統(tǒng)試驗(yàn)儀：直流穩(wěn)壓電源、差動放大器、電橋、毫伏表、測微頭、試驗(yàn)接插線。0V檔，毫伏表打到±50mv檔，差動放大器增益旋鈕打到最右邊。四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟100倍〔順時(shí)針方向旋到底電位器位置不變。按圖1-2將試驗(yàn)部件用試驗(yàn)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為應(yīng)變片〔可任選上、下梁中的一片作為工作片。直流鼓舞電源為±4V。+4V+4VR2Rr+WVD--4VR3R11-2半橋雙臂橋路+4V+4VR2RrWD+-V-4VR3R11-3全橋橋路態(tài)。確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD電位器，使測試系統(tǒng)輸出為零。旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動，以懸臂梁水平狀態(tài)0.5mm填入以下測試數(shù)據(jù)列表中。S，S＝?V/?X單位：v/mm。1-2中電橋固定電阻R1、R2、R3分別換成箔式應(yīng)變片，按圖1-3全橋橋路接成全橋測試系統(tǒng)。3－4敏度。S＝?V/?X單位：v/mm。上拿開。五、數(shù)據(jù)處理與分析V－X關(guān)系曲線。1-1半橋雙臂正行程mmV1-2半橋雙臂反行程mmV1-3全橋正行程mmV1-4全橋反行程mmV依據(jù)所得結(jié)果，分別計(jì)算兩種橋路的靈敏度S＝ΔV／ΔX〔留意單位V/mm。計(jì)算方法可承受課程中學(xué)過的數(shù)據(jù)擬合方法。并計(jì)算相應(yīng)的線性度、遲滯等其它靜態(tài)特性指標(biāo)。比較兩種橋路的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)線，以避開引入干擾。接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動，以保證接觸良好，拔出穩(wěn)壓電源不要對地短路。動形式。直流鼓舞電壓不能過大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。6.7.8.電橋上端虛線所示的四個(gè)電阻實(shí)際上并不存在，僅作為一標(biāo)記，使組橋簡潔。七、思考題1.2.分析試驗(yàn)中遇到的困難和問題以及解決方法，對本試驗(yàn)進(jìn)展小結(jié)。試驗(yàn)二 電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定一、試驗(yàn)?zāi)康陌盐针姕u流傳感器的靜態(tài)標(biāo)定方法。二、試驗(yàn)原理電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成如圖2-1X有關(guān)。當(dāng)平面線圈、被測體〔渦流片、鼓舞源已確定，并保持環(huán)境溫度ZXV輸出，X的單值函數(shù)。2-1渦流式位移傳感器的根本構(gòu)造及工作原理三、主要儀器及耗材CSY10變換器、測微頭、電壓表。四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟安裝好電渦流線圈和金屬渦流片，留意兩者必需保持平行。安裝好測微頭，將電渦流線圈接入渦流變換器輸入端。渦流變換器輸出端接電壓表20V檔。2-2所示。開啟儀器電源，用測微頭將電渦流線圈與渦流片分開確定距離，此時(shí)輸1MHz。用測微頭帶動振動平臺使平面線圈完全貼緊金屬渦流片，此時(shí)渦流變換〔該狀態(tài)只適用于鐵片，鋁片和銅片在貼貼緊狀態(tài)下輸出并不為，思考一下為什么？。渦流變換器渦渦流傳感器電壓表V2-2渦流式位移傳感器測試接線圖波器及電壓表的數(shù)值，填入下表。建議每隔0.10mm讀數(shù)，到線性嚴(yán)峻變壞為止。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在坐標(biāo)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〔最好能用誤差理論的方法求出線性范圍內(nèi)的線性度、靈敏度〕 ?？梢?，渦流傳感器最大的特點(diǎn)是 傳感器與被測體間有一個(gè)最正確初始工作點(diǎn)這里承受的變換電路是一種 。試驗(yàn)完畢關(guān) 閉主、副電源。5．換用不同材質(zhì)的金屬渦流片，重復(fù)試驗(yàn)步驟1--4。依據(jù)所得結(jié)果，在同一坐標(biāo)紙上畫出被測體為鋁和鐵的兩條V－X曲線并計(jì)算靈敏度與線性度比較線性范圍和靈敏度。關(guān)閉主、副電源。可見，這種電渦流式傳感器在被測體不同時(shí)必需重進(jìn)展 標(biāo)定。五、數(shù)據(jù)處理與分析依據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上同一坐標(biāo)系下做出三種金屬渦流片的V－X關(guān)系曲線。2-1鐵片mmV2-2鋁片mmV2-3銅片mmVS＝ΔV／ΔX〔留意單位V/m遲滯等其它靜態(tài)特性指標(biāo)。比較求出的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)線，以避開引入干擾。接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動，以保證接觸良好，拔出穩(wěn)壓電源不要對地短路。被測體與渦流傳感器測摸索頭平面盡量平行，并將探頭盡量對準(zhǔn)被測體中間，即屬于一個(gè)同心圓的位置，以削減渦流損失。傳感器在初始時(shí)可能為消滅一段死區(qū)。此材料與傳感器輸出特性之間的關(guān)系與定頻調(diào)幅式線路不同。七、思考題請答復(fù)試驗(yàn)步驟中提出的問題。分析試驗(yàn)中遇到的困難和問題以及解決方法，對本試驗(yàn)進(jìn)展小結(jié)。試驗(yàn)三 差動變面積式電容式傳感器的靜態(tài)特性一、試驗(yàn)?zāi)康陌盐针娙菔絺鞲衅鞯臏y量方法。二、試驗(yàn)原理Cx1Cx2Cx1和Cx2位移有關(guān)。三、主要儀器及耗材濾波器、低頻濾波器、測微頭、電壓表。四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟調(diào)零；3-1接線；差差+放電壓表Cx2電容變換器3-1電容傳感器測試接線圖輸出應(yīng)為零。0.5mm記錄一個(gè)輸出電壓值，直至動片與一組靜片全部重合為止。將讀數(shù)記錄入下V—X曲線，計(jì)算靈敏度，S＝?V/?X單位：v/mm。五、數(shù)據(jù)處理與分析依據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上同一坐標(biāo)系下做出正反行程的V－X關(guān)系曲線。3-1正行程mmV3-2反行程mmVS＝／〔留意單位V/m它靜態(tài)特性指標(biāo)。做出定性的結(jié)論。六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)線，以避開引入干擾。接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動，以保證接觸良好，拔出穩(wěn)壓電源不要對地短路。和振動時(shí)均不行有擦片現(xiàn)象，否則會造成輸出信號突變。增益進(jìn)一步減小。因此，增益應(yīng)放在適中位置。七、思考題分析試驗(yàn)中遇到的困難和問題以及解決方法，對本試驗(yàn)進(jìn)展小結(jié)。試驗(yàn)四 霍爾式傳感器靜態(tài)特性試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅鞯墓ぷ髟怼０盐沼镁C合傳感器試驗(yàn)儀進(jìn)展霍爾式傳感器特性試驗(yàn)的方法。二、試驗(yàn)原理霍爾傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件場中上、下移動時(shí)，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，因此，測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜態(tài)位移量X。圖7-1霍爾位移傳感器測量原理三、主要儀器及耗材CSY10型傳感器系統(tǒng)試驗(yàn)儀：霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器、V/F表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭、低頻振蕩器。四、試驗(yàn)內(nèi)容與步驟了解霍爾式傳感器的構(gòu)造及試驗(yàn)儀上的安裝位置，生疏試驗(yàn)面板上霍爾的頂板上，二者組合成霍爾傳感器。開啟主、副電源，將差動放大器調(diào)零后，增益置適中，關(guān)閉主電源。依據(jù)圖7-2接線，WD、r為電橋單元的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。圖7-2霍爾傳感器測試接線圖中位置。開啟主、副電源，調(diào)整WD使電壓表指示為零。0.25mm記錄一個(gè)輸出電壓值，將讀數(shù)記錄入下表。五、數(shù)據(jù)處理與分析依據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上同一坐標(biāo)系下