【正文】 實驗前，先預(yù)習(xí)附錄一“ CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀使用指南”，了解該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與組成。 二、 實驗內(nèi)容和要求 觀察傳感器綜合實驗儀上電容式傳感器的結(jié)構(gòu)型式。 對實驗中存在的問題、進(jìn)一步的想法等 進(jìn)行討論。 8 五、 實驗報告要求 實驗報告格式嚴(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 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試 保持差動放大器增益不變，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，用同樣方法，測出數(shù)據(jù)，填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V(mv) 全橋接橋方式測試 保持放大器增益不變，將 R R2 兩個電阻換成另兩片應(yīng)變片，接成一個直流全橋電路，調(diào)好零點，將測出數(shù)據(jù)填入下表： 位移 x(mm) 電壓 V (mv) 注意事項： ? 接通電源前，應(yīng)仔 細(xì)檢查各電路連接是否正確，防止電源和信號源短路。調(diào)整直流電 橋 WD 電 位器，使測試系統(tǒng)電壓輸出為零。初始時，測微頭一般位于懸臂梁上方，不與梁接觸。直流激勵電 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轉(zhuǎn)換電路。 四、 實驗方法、步驟及結(jié)果測試 一）實驗原理 應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。 三、 實驗主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀 本次實驗所用模塊包括：①懸臂梁及金屬箔式應(yīng)變片；②電橋模塊；③差動放大器；④直流穩(wěn)壓電源（177。實驗一 ～實驗三為必做實驗，實驗四為選做實驗；實驗五為綜合性實驗，該綜合性實驗課內(nèi)學(xué)時只安排２學(xué)時，因此實驗方案及程序設(shè)計要求在實驗課外時間完成。 《 傳感器技術(shù)及應(yīng)用 》 實驗指導(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)時的實踐性實驗環(huán)節(jié)，目的在于檢驗學(xué)生對傳感器理論知識的掌握程度，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實踐中，并將電子技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(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 實驗一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 ???????? 3 實驗二 電容式傳感器靜特 性測試與動特性觀測 ????? 9 實驗三 霍爾傳感器的應(yīng)用――位移及振幅測量 ???? 13 實驗四 振動信號的多種傳感器測量與比較 （選做） ??? 18 實驗五 工程量的多傳感器測量與信號分析處理 （綜合性） ? 24 附錄一 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀使用指南 ?????? 34 附錄二 CYS 綜合實驗儀信號處理常用模塊電路原理圖 ???? 38 附錄三 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡的安裝檢驗與參數(shù)設(shè)置 ????? 3 實驗一 金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實驗項目名稱：金屬箔式 應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能 實驗項目性質(zhì)： 普通實驗 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計 實驗計劃學(xué)時： 2 學(xué)時 一、 實驗?zāi)康? 了解應(yīng)變片的測試原理與應(yīng)用領(lǐng)域； 掌握應(yīng)變片測試方法及典型轉(zhuǎn)換電路原理； 通過實驗數(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 4 微頭；⑥毫伏表。當(dāng)使用應(yīng)變片進(jìn)行測試時，首先要將應(yīng)變片牢固地粘貼到測試體表面。當(dāng)電橋的相對臂電阻阻值乘積相等時，電橋平衡，此時電橋輸出電壓為零。 通過本實驗，可以驗證說明箔式應(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。將綜合實驗儀上的毫伏表輸入端對地短接，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），差動放大器的“＋、－”輸入端用實驗線對地短路，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)整差動放大器輸出電壓至零。 半橋單臂接橋方式測試 ①接橋。 4Ｖ。測微頭置位，即是調(diào)節(jié)測微頭旋轉(zhuǎn)，通過頂桿使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。此時可認(rèn)為電橋處于平衡狀態(tài)。 ? 用應(yīng)變片組橋時應(yīng)注意各應(yīng)變片的受力狀態(tài)。 在同一坐標(biāo)紙上，繪出以上每種測試條件下的測量數(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 若要計算系統(tǒng)的回程誤差，測試數(shù)據(jù)該如何處理？ 圖１中，若 R 和 R1～ R3 均為應(yīng)變片，接橋時未能接成差動形式，系統(tǒng)能否正常工作？為什么？ 實驗中，在電橋的三種狀態(tài)（半橋單臂、半橋雙臂和全橋）下測試，為什么要求 保持差動放大器的增益不變？ 9 實驗二 電容式傳感器靜特性測試與動特性觀測 實驗項目名稱：電容式傳感器靜特性測試與動特性觀測 實驗項目性質(zhì)： 普通實驗 所屬課程名稱： 傳感器原理與設(shè)計 實驗計劃學(xué)時： 2 學(xué)時 一、 實驗?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、 實驗主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀 本次實驗所用模塊包括：①電容式傳感器；②電容變換器；③差動放大器；④低通濾波器；⑤低頻振蕩器；⑥測微頭。本實驗儀器中為差動變面積型，電容傳感器由兩組定片和一組動片組成。 11 電容傳感器靜態(tài)特性測試 ①按圖 2 原理接線。當(dāng)電容動片位于兩電容定片對稱位置時，此時差動放大器輸出應(yīng)為零。 位移 x(mm) 電壓 V (mv) 電容傳感器動態(tài)特性觀測 ①將測微頭退回到最高處，并斷開 V/F 表連線； ②接通激振器 I（有些實驗儀是激振器 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放大器輸出端波形中有雜波，請將電容變換器增益進(jìn)一步減少。 對實驗中存在的問題、進(jìn)一步的想法等進(jìn)行討論。 三、 實驗主要儀器設(shè)備和材料 CYS 型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀 本次實驗所用模塊包括：①直流穩(wěn)壓電源；②霍爾傳感器；③電橋；④差動 放大器；⑤毫伏表；⑥測微頭；⑦移相器；⑧相敏檢波器；⑨低通濾波器；⑩音頻振蕩器?；魻栐谔荻却艌鲋猩舷乱苿訒r，輸出的霍爾電勢 U0取決于其在磁場中的位移量 x，即 U0＝ kx，所以測得霍爾電勢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，用示波器觀察差動放大器輸出波形。 交流激勵下霍爾傳感器振動測試 ①按圖 4 交流激勵接線。 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，用示波器觀察差動放大器和低通濾波器的波形，并加以描述。 在交流激勵下 的振動測試中， 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、實驗內(nèi)容和要求 電渦流傳感器的振動測試。 19 三、實驗主要儀器設(shè)備和材