【正文】 傳感器實(shí)驗(yàn)指南 1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 2 傳感器實(shí)驗(yàn)指南 實(shí) 驗(yàn) 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn)?????????????????? 3 實(shí)驗(yàn) 二 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)???????????????????????????? 8 實(shí)驗(yàn) 三 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器 位移特性實(shí)驗(yàn)?????????????????????? 9 實(shí)驗(yàn) 四 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)??????????????????????????? 11 實(shí)驗(yàn) 五 壓電式傳感器測(cè)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)???????????????????????????? 12 實(shí)驗(yàn) 六 計(jì)算修正法熱電偶測(cè)溫電路 ??????????????????????????? 13 傳感器實(shí)驗(yàn)指南 3 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)， 單臂、半橋、全橋工作原理和性能比較。 二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： Δ R／ R＝ Kε 式中：Δ R／ R 為電阻絲電阻相對(duì)變化， K 為應(yīng)變靈敏系數(shù) ,ε =Δ L/L為電阻絲長度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓 Uo1= EKε /4；對(duì)于半橋不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰 邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓 UO2＝ EKε／ 2；對(duì)于全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值： R1＝ R2＝ R3＝ R4，其變化值Δ R1＝Δ R2＝Δ R3＝Δ R4 時(shí)，其橋路輸出電壓 U03＝ KEε。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。應(yīng)變片電橋性能試驗(yàn)原理圖如下圖所示： ? 三、需用器件與單元：主機(jī)箱 (177。 4V、177。 15V、電壓表 )、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn) 模板、托盤、砝碼、 421 位數(shù)顯萬用表（自備）。 4 傳感器實(shí)驗(yàn)指南 圖 1 應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 單臂： 應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭f明： 實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械?R R R R4 為應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的 5 個(gè)電阻符號(hào)下面是空的，其中 4 個(gè)組成電橋模型是為實(shí)驗(yàn)者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。 根據(jù)圖 1〔應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中 4片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏?的 R R R R4和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為 R1；右下角為 R2；右上角為R3；左上角為 R4。當(dāng)傳感器托盤支點(diǎn)受壓時(shí)， R R3 阻值增加， R R4阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬用進(jìn)行測(cè)量判別。常態(tài)時(shí)應(yīng)變片阻值為 350Ω，加熱絲電阻值為 50Ω左右?！嘲惭b接線。 放大器輸出調(diào)零：將圖 1實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時(shí)脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接 (Vi＝ 0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器 RW3大約到中間位置 (先順時(shí)針旋到底，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 1圈 )；將 主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到 2V 檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器 RW4，使電壓表顯示為零。 應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)：拆去放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開的引線復(fù)原 (見圖 1 接線圖 )。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄?RW1，使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到 200g 砝碼加完。 計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S＝Δ U/Δ W（Δ U輸出電壓變化量，Δ W 重量變化量）和非線性誤差δ， δ =Δ m/yFS 100％式中Δ m 為輸出值（ 多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差： yFS滿量程輸出平均值，此處為 200g。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。 傳感器實(shí)驗(yàn)指南 5 半橋： 根據(jù)圖 2 接線。注意 R2應(yīng)和 R3受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。