感测技术实验1-6,感测技术实验报告

('感测技术实验报告班级姓名（学号）、、实验名称一、实验目的二、实验原理及实验内容三、实验器材（型号、规格、件数）四、实验数据及记录五、数据处理及实验结果分析六、结论班级姓名（学号）、、实验一箔式应变片性能测试——差动半桥一、实验目的1．观察理解箔式应变片的结构及粘贴方式；2．熟悉电路的工作原理；3．测试应变梁变形的应变输出。二、实验原理本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件（本实验中的悬臂梁）受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4。根据直流电桥输出电压，单臂时RREU\uf044\uf03d40，差动半桥时RREU\uf044\uf03d20，差动全桥时RREU\uf044\uf03d0，由此可见，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、F/V表、测微头、双平行悬臂梁、金属箔式应变片、主、副电源、导线若干。四、实验电路五、验步骤及内容1．差动放大器调零开启仪器电源，差动放大器增益置最大（顺时针方向旋到底），“+、-”输入端用实验线对地短接，将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连。用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零（可先把F/V表的档位开关置于20V档，调到零后再调到2V档，再调零，这样灵敏度比较高些），然后拔掉实验线。调零后“调零”电位器位置不要变化。2．按实验电路图将实验各部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2为电桥中的固定电阻，W1为直流电桥调平衡电位器，Rx、R3为应变片，取二片受力方向不同应变片，形成半桥。直流激励电源为±4V。3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥的直流调节电位器W1，使测试系统输出接近零。（使电桥接近平衡）4．将测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。最好将测微头调于中段(游标0对在10mm处)整数位置。5．再调整电桥的直流调节电位器W1，使测试系统输出为零。（使电桥平衡）6．旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下方向的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下各移动7.5mm，测微头每移动1.5mm记录一个输出电压值，并填在下表中。（注：测微头每旋一圈是0.5mm。逆时针向上运动，顺时针向下运动。）位移X（mm）01.53.04.56.07.5向上位移时输出V（V）0向下位移时输出V（V）0六、V-X曲线；线性范围；电桥灵敏度SV=ΔV/ΔX。注意事项1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。2．接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也要轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3．稳压电源不要对地短路，也不能加大电源。4．向上移动测微头7.5mm后再回到原点时，若系统输出不为零，需重新调零后再向下移动。班级姓名（学号）、、实验二电涡流式传感器的静态标定一、实验目的：1、理解电涡流式传感器的工作原理及工作性能；2、掌握电涡流式传感器的静态标定方法。二、实验原理：电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成(如下图所示)，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率，导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。三、实验所需单元及部件：涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、电涡流传感器、示波器、振动平台、金属涡流片、主、副电源。四、实验步骤：(1)装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。(2)观察传感器的结构，它是一个扁平线圈。(3)用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置于20V档，见图1，开启主、副电源。(4)调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下电压表的数值，填入下表。建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。图1X(mm)V(v)(5)用示波器观察涡流变换器输入端的波形。如发现没有振荡波形出现，再将传感器远离被测体。波形为波形，示波器的时基为us/cm，故振荡频率约为。(6)观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化，信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。五、V-X曲线；线性范围；系统灵敏度S=△V/△X。注意事项：1、模块输入端接入示波器时由于一些示波器的输入阻抗不高（包括探头阻抗）以至影响线圈的阻抗，使输出V变小，并造成初始位置附近的一段死区，示波器探头不接输入端即可解决这个问题。2.、被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。班级姓名（学号）、、实验三差动变面积式电容传感器的静态特性一、实验目的理解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。二、实验原理电容式传感器有多种形式,本仪器中是差动变面积式的电容传感器。该传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置,与两组静片之间的重叠面积发生变化,极间电容也发生相应变化,成为差动电容。上层定片与动片形成的电容定为C1,下层定片与动片形成的电容定为C2,如将C1和C2接入桥路作为相邻两臂时,桥路的输出电压与电容量的变化有关,即与振动台的位移有关。三、所需单元及部件电容传感器、电容放大器、差动放大器、低通滤波器、F/V表、测微头。四、有关旋钮的初始位置差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档，五、实验步骤(1)按图２接线。图２（2）F/V表打到20V,调节测微头,使输出为零。（3）转动测微头,每次0.25mm,记下此时测微头的读数及电压表的读数,直至电容动片与上(或下)静片覆盖面积最大为止。X(mm)V(mv)（4）退回测微头至初始位置,并开始以相反方向旋动,同上法,记下X(mm)及V(mv)值。X(mm)V(mv)六、V-X曲线；线性范围；灵敏度S=△V/△X。差动变面积式电容传感器的静态特性（实物连接图）班级姓名（学号）、、实验四硅光电池一、实验目的：了解硅光电池的原理、结构和性能。二、实验原理：在光照作用下，由于元件内部产生的势垒作用，在结合部使光激发的电子---空穴分离，电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象，称为光伏效应。硅光电池就是利用这一效应制成的光电探测器件。三、所需单元及元件：硅光电池、直流稳压电源、F/V表。四、实验步骤：(1).按图19接线；图19(2).将F/V表置于2V档位，直流稳压电源置于±4V档位；(3).将直流稳压电源的+4V接入仪器上方光敏类传感器盒的+4V端口；(4).将光强调节旋钮逆时针旋转调至最小，记录下此时F/V表的读数，此读数是外界自然光对硅光电池的影响；(5).慢慢调节光强旋钮，发光二极管的亮度逐渐增加，注意观察F/V表的数字变化；(6).将光强电位器每隔20Ｏ旋转一次，并将F/V表的数据填入下表，最后根据所测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出实物连接图班级姓名（学号）、、实验五光敏电阻一、实验目的：了解光敏电阻的工作原理、结构和性能。二、实验原理：入射光子使物质的导电率发生变化的现象，称为光电导效应。硫化镉(Cds)光敏电阻就是利用光电导效应的光电探测器的典型元件。根据制造方法的不同，其光敏面大致可以分为单结晶型、烧结型、真空镀膜型，本实验所用光敏电阻的结构如图20A所示，它是将硫化镉(Cds)粉末烧结于陶瓷基片上，并在基片上作蛇型电极。通过这样的方法，可增加电极和光敏电阻结合部分的长度，从而可以得到大电流。三、所需单元及元件：光敏电阻、直流稳压电源、电桥平衡网络中的W1电位器、F/V表。四、实验步骤：(1).按图20B接线；图20A图20B(2).将直流稳压电源调至±4V档位，然后将直流稳压电源的V+端口接入仪器上方的光敏类传感器盒的+4V端口；(3).将光强调节旋钮逆时针旋转到底，调至最小，F/V表置于2V档位，调节电位器W1使得F/V表示数最小；(4).慢慢调节光强旋钮，使发光二极管的亮度逐渐增加，并注意观察F/V表的示数变化；(5).将光强电位器每隔20Ｏ旋转一次，并将F/V表的数据填入下表，最后根据所测得的表格数据作出实验曲线。光强12345678910输出注意事项：(1).因外界光对光敏元件会产生影响，因此，学生做实验时应尽量避免外界光的干扰；(2).如果所测的实验数据不稳定，应检查周围是否有人走动或者物体移动。实物连接图班级姓名（学号）、、实验六光纤位移传感器静态实验一、实验目的理解光纤位移传感器的原理结构、性能。二、实验原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图3A所示，光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量如图3A所示图3A三、所需单元及部件主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。四、实验步骤(1)观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布的光纤探头。(2)了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。）(3)如图3B接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。图3B(4)旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小-大-小的变化。(5)旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.5mm读出电压表的读数，并将其填入下表：(mm)电压(mv)五、V-△X曲线；线性范围；灵敏度S=△V/△X。',)