【正文】 傳感技術(shù)實驗指導書閩南理工學院 2010年12月前 言傳感技術(shù)實驗課程是實踐教學中進行基本技能訓練的重要環(huán)節(jié),是機械制造及其自動化?測控技術(shù)與儀器等專業(yè)學生重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程?是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際?分析問題?解決問題,加強動手操作能力的一個重要手段?通過傳感技術(shù)理論的基本性實驗?綜合設(shè)計性實驗等實驗教學,為培養(yǎng)學生拓展知識面?加強應用性及自學能力和創(chuàng)新意識,打下牢固的實踐基礎(chǔ)?開出的實驗項目,任課教師可結(jié)合本專業(yè)的特點?學歷層次的不同,開展相關(guān)的實驗內(nèi)容?本書分為第一章基本實驗和附錄兩部分?基本實驗重點強調(diào)通過實際操作,使學生掌握常用的各類傳感器的基本性能,和各類傳感器最基本的理論模型,對傳感技術(shù)基礎(chǔ)理論有進一步的加深和理解,鞏固和拓展課堂上學過的理論知識?附錄部分給出了實驗儀器設(shè)備的使用說明及操作要求等,便于學生課前和課后的學習?本書在編寫過程中得到王健教授?于雷老師,張琨英老師?何惜琴老師?王岳樺老師的大力支持,在此對他們表示衷心的感謝?由于編者水平有限,時間倉促,錯誤及欠缺之處,敬請讀者批評指正?編者 2010年12月實驗須知傳感技術(shù)實驗是傳感課程的重要實踐教學環(huán)節(jié),是學生理論聯(lián)系實際的重要手段,通過實驗來驗證所學過的理論知識,加深對各類傳感器的理解,掌握實驗操作技能,培養(yǎng)學生用理論知識解決實際問題的能力?同時,為培養(yǎng)學生建立實驗安全意識,保證實驗教學達到預期的目的,人身安全不出現(xiàn)問題,學生必須按下列要求去做?一?遵守實驗室規(guī)則1?進入實驗室不準大聲喧嘩?打鬧。不準隨地吐痰,亂拋紙屑雜物。不允許穿拖鞋進入實驗室。保持實驗室的環(huán)境衛(wèi)生?2?使用儀器和設(shè)備時必須了解其性能?操作方法及注意事項,在使用時應嚴格遵守操作規(guī)程?認真填寫《儀器設(shè)備使用登記表》,實驗結(jié)束后要將儀器?儀表?工具等歸位?3?必須遵守實驗室制定的各項規(guī)章制度,聽從指揮,做好實驗前的準備工作,經(jīng)指導教師檢查后才允許實驗?二?實驗前預習1?實驗前必須充分預習,參考實驗指導書,認真填寫《實驗預習報告》?明確本次實驗的目的?原理?使用的設(shè)備?實驗內(nèi)容及要求等?2?為了保證人身安全和儀器設(shè)備的完好,要認真閱讀實驗指導書中“實驗注意事項”的內(nèi)容? 3?實驗預習報告在實驗前要經(jīng)指導教師檢查,沒有預習報告的學生不準參加本次實驗?三?實驗操作過程1?實驗接線時要認真檢查,確定無誤后,須經(jīng)指導教師檢查才能接通實驗臺的電源? 2?整個實驗操作過程中,要嚴格遵守“先接線后通電,先斷電后拆線”的操作規(guī)程?3?實驗時應注意觀察,若發(fā)現(xiàn)有破壞性異常現(xiàn)象(異常聲音?冒煙?發(fā)燙或有異味),應立即關(guān)斷電源,保護現(xiàn)場,報告指導教師?找出原因?排除故障后,經(jīng)指導教師驗收后才可繼續(xù)實驗? 4?實驗過程中應仔細觀察實驗現(xiàn)象,認真記錄實驗數(shù)據(jù)?所記錄的實驗數(shù)據(jù)經(jīng)指導教師審閱簽字后再拆除實驗線路? 5?實驗測試過程中,要獨立操作完成實驗內(nèi)容?并將實驗數(shù)據(jù)認真填寫在實驗預習報告中“實驗數(shù)據(jù)記錄”一欄中?四?實驗報告的要求實驗報告是對每次實驗課程的全面總結(jié),要求做完實驗后,認真寫出實驗報告所要求的內(nèi)容。主要有:1?數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論(包括計算?繪制實驗要求的曲線?波形圖等)。 2?實驗總結(jié)。 3?回答預習思考題。 4?教師評語閩南理工學院 電工技術(shù)實驗指導書 目 錄第一章 基本實驗實驗一 金屬箔式傳感器性能實驗……………………………………………………….……1實驗二 電容傳感器性能實驗………………………………………………………………….5實驗三 電感式傳感器—差動變壓器性能實驗……………………………………………….8實驗四 電渦流傳感器—靜態(tài)標定…………………………………………………………...11第二章 附錄附錄1 CSY系列()傳感器系統(tǒng)實驗儀使用說明……………..13附錄 2 雙蹤示波器的使用技巧……………………………………………………..………17實驗一 金屬箔式傳感器性能實驗一?實驗目的1?觀察了解箔式應變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式? 2?測試應變梁變形的應變輸出?3?比較各橋路間的輸出關(guān)系?二?原理說明 電阻應變效應導體或半導體材料在外界力的作用下,會產(chǎn)生機械變形,其電阻值也將隨著發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱為應變效應? 設(shè)有一長度為?截面積為A?半徑為r?電阻率為r的金屬單絲,它的電阻值R可表示為 當沿金屬絲的長度方向作用均勻拉力(或壓力)時,上式中r?r?l都將發(fā)生變化,從而導致電阻值R發(fā)生變化? 例如(1)金屬絲受拉時,l將變長?r變小,均導致R變大。(2)某些半導體受拉時,r將變大,導致R變大?實驗證明,電阻絲及應變片的電阻相對變化量DR 164。 R與材料力學中的軸向應變ex的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的,即 K—電阻應變片的靈敏度ex — 稱為電阻絲的軸向應變,也稱縱向應變e x通常很小,常用106表示之,在應變測量中,也常將之稱為微應變?對于不同的金屬材料,K 略微不同,一般為2左右?而對半導體材料而言,由于其感受到應變時,電阻率r 會產(chǎn)生很大的變化,所以靈敏度比金屬材料大幾十倍本實驗說明箔式應變片及直流電橋的原理和工作情況? 應變片是最常用的測力傳感元件?當用應變片測試時,應變片要牢固地粘貼在測試體表面,測件受力發(fā)生形變,應變片的敏感柵隨同變形,其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化?通過測量電路,轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示?三?實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源+4V12應變式傳感器實驗模塊13貼于主機工作臺懸臂梁上的箔式應變計14螺旋測微儀15數(shù)字電壓表1四?實驗內(nèi)容1?連接主機與模塊電路電源連接線,差動放大器增益置于最大位置(順時針方向旋到底),差動放大器“+”“—”輸入端對地用實驗線短路?輸出端接電壓表2V檔?開啟主機電源,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)零后模塊上的“增益?調(diào)零”電位器均不應再變動?(圖1)2?觀察貼于懸臂梁根部的應變計的位置與方向,按圖(1)將所需實驗部件連接成測試橋路,圖中R1?R2?R3分別為模塊上的固定標準電阻,R為應變計(可任選上梁或下梁中的一個工作片),圖中每兩個節(jié)之間可理解為一根實驗連接線,注意連接方式,勿使直流激勵電源短路?將螺旋測微儀裝于應變懸臂梁前端永久磁鋼上,并調(diào)節(jié)測微儀使懸臂梁基本處于水平位置?3?確認接線無誤后開啟主機,并預熱數(shù)分鐘,使電路工作趨于穩(wěn)定?調(diào)節(jié)模塊上的WD電位器,使橋路輸出為零?4?將砝碼依次放在托盤上,每放一個砝碼,記錄一個輸出電壓值,并記入下表:表11:單臂橋數(shù)據(jù)位移mm 電壓V根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)在坐標圖上做出V—X曲線,計算靈敏度S:S=?5?在完成單臂橋?qū)嶒灥幕A(chǔ)上,依次將圖(1)中的固定電阻R1,換接應變計組成半橋?將固定電阻R2 ?R3,換接應變計組成全橋?6?重復實驗一中實驗34步驟,完成半橋與全橋測試實驗并記錄數(shù)據(jù)?表12:半橋數(shù)據(jù)砝碼個數(shù) 電壓V