【正文】 行實(shí)驗(yàn)前，先預(yù)習(xí)附錄一“ CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南”，了解該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與組成。 二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 觀察傳感器綜合實(shí)驗(yàn)儀上電容式傳感器的結(jié)構(gòu)型式。 對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問題、進(jìn)一步的想法等進(jìn)行討論 。 8 五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式嚴(yán)格按廣東工業(yè)大學(xué)有關(guān)規(guī)定要求 執(zhí)行。向上或向下各移動(dòng) 5mm，記錄十組數(shù)據(jù)，填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V(mv) 圖 1 半橋單臂電橋測(cè)試接線原理圖 7 b、以與①相反的旋轉(zhuǎn)方向（反向加載），用同樣的方法測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)，填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V(mv) 半橋雙臂接橋方式測(cè)試 保持差動(dòng)放大器增益不變，將 R1換成為與應(yīng)變片 R 工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片，形成半橋雙臂電橋，調(diào)好零點(diǎn)，用同樣方法，測(cè)出數(shù)據(jù)，填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V(mv) 全橋接橋方式測(cè)試 保持放大器增益不變，將 R R2 兩個(gè)電阻換成另兩片應(yīng)變片，接成一個(gè)直流全橋電路，調(diào)好零點(diǎn)，將測(cè)出數(shù)據(jù)填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V (mv) 注意事項(xiàng)： ? 接通電源前，應(yīng)仔細(xì)檢查各 電路連接是否正確，防止電源和信號(hào)源短路。調(diào)整直流電 橋 WD 電 位器，使測(cè)試系統(tǒng)電壓輸出為零。初始時(shí)，測(cè)微頭一般位于懸臂梁上方，不與梁接觸。直流激勵(lì)電 6 源為177。若兩者任一旋鈕位置有變，需重新進(jìn)行調(diào)零。 ②差動(dòng)放大器調(diào)零。 ①毫伏表調(diào)零。由此可見，半橋單臂、半橋雙臂和全橋電路的靈敏度是依次增大的。 直流 電橋是最常用的一種電測(cè)轉(zhuǎn)換電路。 四、 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 一）實(shí)驗(yàn)原理 應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。 三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀 本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括：①懸臂梁及金屬箔式應(yīng)變片；②電橋模塊；③差動(dòng)放大器；④直流穩(wěn)壓電源（177。實(shí)驗(yàn)一 ～實(shí)驗(yàn)三為必做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)四為選做實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)五為綜合性實(shí)驗(yàn)，該綜合性實(shí)驗(yàn)課內(nèi)學(xué)時(shí)只安排２學(xué)時(shí)，因此實(shí)驗(yàn)方案及程序設(shè)計(jì)要求在實(shí)驗(yàn)課外時(shí)間完成。 《 傳感器技術(shù)及應(yīng)用 》 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 陳益民 岳克寧 廣東工業(yè)大學(xué) 信息工程 學(xué)院 二００九年四月修訂 1 前 言 《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程配套開設(shè)了 8 學(xué)時(shí)的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，目的在于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)傳感器理論知識(shí)的掌握程度，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，并將電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)融合在一起，拓寬傳感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，逐步建立工程應(yīng)用的概念。 2 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 ???????? 3 實(shí)驗(yàn)二 電容式傳感器靜特 性測(cè)試與動(dòng)特性觀測(cè) ????? 9 實(shí)驗(yàn)三 霍爾傳感器的應(yīng)用――位移及振幅測(cè)量 ???? 13 實(shí)驗(yàn)四 振動(dòng)信號(hào)的多種傳感器測(cè)量與比較 （選做） ??? 18 實(shí)驗(yàn)五 工程量的多傳感器測(cè)量與信號(hào)分析處理 （綜合性） ? 24 附錄一 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀使用指南 ?????? 34 附錄二 CYS 綜合實(shí)驗(yàn)儀信號(hào)處理常用模塊電路原理圖 ???? 38 附錄三 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡的安裝檢驗(yàn)與參數(shù)設(shè)置 ????? 3 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：金屬箔式 應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)： 普通實(shí)驗(yàn) 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解應(yīng)變片的測(cè)試原理與應(yīng)用領(lǐng)域； 掌握應(yīng)變片測(cè)試方法及典型轉(zhuǎn)換電路原理； 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，掌握獲得傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)的過程和方法。 4Ｖ檔）；⑤測(cè) 4 微頭；⑥毫伏表。當(dāng)使用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先要將應(yīng)變片牢固地粘貼到測(cè)試體表面。當(dāng)電橋的相對(duì)臂電阻阻值乘積相等時(shí)，電橋平衡，此時(shí)電橋輸出電壓為零。 通過本實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證說明箔式應(yīng)變片組成半橋單臂、半 5 橋雙臂電橋和全橋的原理及工作性能。將綜合實(shí)驗(yàn)儀上的毫伏表輸入端對(duì)地短接，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。開啟儀器電源，將差動(dòng)放大器增益調(diào)至適中位置（調(diào)節(jié)旋鈕旋到中位附近），差動(dòng)放大器的“＋、－”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路，放大器輸出端接毫伏表或數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓至零。 半橋單臂接橋方式測(cè)試 ①接橋。 4Ｖ。測(cè)微頭置位，即是調(diào)節(jié)測(cè)微頭旋轉(zhuǎn)，通過頂桿使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。此時(shí)可認(rèn)為電橋處于平衡狀態(tài)。 ? 用應(yīng)變片組橋時(shí)應(yīng)注意各應(yīng)變片的受力狀態(tài)。 在同一坐標(biāo)紙上，繪出以上每種測(cè)試條件下的測(cè)量數(shù)據(jù) (輸入－輸出 )x－Ｖ 曲線 ， 繪出數(shù)據(jù)表格要標(biāo)明物理量和單位 。 六、 思考題 若要計(jì)算系統(tǒng)的回程誤差，測(cè)試數(shù)據(jù)該如何處理？ 圖１中，若 R 和 R1～ R3 均為應(yīng)變片，接橋時(shí)未能接成差動(dòng)形式，系統(tǒng)能否正常工作？為什么？ 實(shí)驗(yàn)中，在電橋的三種狀態(tài)（半橋單臂、半橋雙臂和全橋）下測(cè)試，為什么要求 保持差動(dòng)放大器的增益不變？ 9 實(shí)驗(yàn)二 電容式傳感器靜特性測(cè)試與動(dòng)特性觀測(cè) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：電容式傳感器靜特性測(cè)試與動(dòng)特性觀測(cè) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)： 普通實(shí)驗(yàn) 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)類型。 了解電容變換器的轉(zhuǎn)換原理（參見附錄二）。 三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀 本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括：①電容式傳感器；②電容變換器；③差動(dòng)放大器；④低通濾波器；⑤低頻振蕩器；⑥測(cè)微頭。本實(shí)驗(yàn)儀器中為差動(dòng)變面積型，電容傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。 11 電容傳感器靜態(tài)特性測(cè)試 ①按圖 2 原理接線。當(dāng)電容動(dòng)片位于兩電容定片對(duì)稱位置時(shí)，此時(shí)差動(dòng)放大器輸出應(yīng)為零。 位移 x(mm) 電壓 V (mv) 電容傳感器動(dòng)態(tài)特性觀測(cè) ①將測(cè)微頭退回到最高處，并斷開 V/F 表連線； ②接通激振器 I（有些實(shí)驗(yàn)儀是激振器 II），用雙線示波器觀察低通和差放輸出波形，并記錄波形。 ? 如果用示波器觀察到差動(dòng)放大器輸出端波形中有雜波，請(qǐng)將電容變換器增益進(jìn)一步減少。 對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問題、進(jìn)一步的想法等進(jìn)行討論。 三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀 本次實(shí)驗(yàn)所用模塊包括：①直流穩(wěn)壓電源；②霍爾傳感器；③電橋；④差動(dòng)放大器；⑤ 毫伏表；⑥測(cè)微頭；⑦移相器；⑧相敏檢波器；⑨低通濾波器；⑩音頻振蕩器?；魻栐谔荻却艌?chǎng)中上下移動(dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢(shì) U0取決于其在磁場(chǎng)中的位移量 x，即 U0＝ kx，所以測(cè)得霍爾電勢(shì)的大小便可獲知霍爾元件的位移量。 ④開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭和電位器 WＤ ，使差放輸出為零。 ②將低頻振蕩器接“激振 I”，保持適當(dāng)振幅，用示波器觀察差動(dòng)放大器輸出波形。 交流激勵(lì)下霍爾傳感器振動(dòng)測(cè)試 ①按圖 4 交流激勵(lì)接線。 16 低 通 電壓表相敏檢波W DR差放W A1KHz移相器180 180 φ 1φ 2 ③接通低頻振蕩器，保持適當(dāng)振幅，用示波器觀察差動(dòng)放大器和低通濾波器的波形，并加以描述。 在交流激勵(lì)下的振動(dòng)測(cè)試 中， 觀察 記錄 到 了各環(huán)節(jié)輸出波形 變化規(guī)律 ，給出 相應(yīng) 合理的 解釋 。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 電渦流傳感器的振動(dòng)測(cè)試。 19 三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材