傳感器檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一160160金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)(參考版)
2024-10-31 13:21本頁面
【正文】 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 8xv。 表 76 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù) X(mm) 0 V(v) 0 擬合值 (v) |△mx| 0 0 圖 77 光纖傳感器輸出電壓 位移曲線 系統(tǒng)靈敏度 S = ΔUΔW = (即直線斜率 ) 非線性誤差 = ΔmyFS= ?100% = % 可以看出實(shí)驗(yàn)得到的線性度并不好，存在誤差，可能是實(shí)驗(yàn)儀器本身存在誤差也有可能是實(shí)驗(yàn)過程中的不規(guī)范操作導(dǎo)致。 旋轉(zhuǎn)測微頭，被測體離開探 頭，每隔 讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入表 76中。 檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 根據(jù)圖 79 示意安裝光纖傳感器和測微頭，兩束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮小? 兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距 X，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測體反射回來，另一束光纖接收掛光信號由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器的電量大小與間距 X 有關(guān)，因此可用于測量位移。 光電池的 短路電流 特性曲線圖 實(shí)驗(yàn)三十二 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。 表 75 光電池的短路電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 照度（ lx） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Is（ mA） 0 根據(jù)表 7表 75 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出特性曲線圖。 （ 1）光電池的開路電壓實(shí)驗(yàn) 按圖 77 安裝接線，發(fā)光二極管的輸入電流由實(shí)驗(yàn)二十七光照度對應(yīng)的電流值確定，讀取電壓表 Voc 的測量值填入表 74 中。它們之間的關(guān)系就是光照特性。 三、實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、安裝架、光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、濾色片、 普通光源、濾色鏡、照度計(jì)探頭、照度計(jì)模板探頭、硅光電池。這種現(xiàn)象叫做“光生伏特效應(yīng)”，將光能轉(zhuǎn)化為電能。 二、基本原理 光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的，不需加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)換成電能的 PN 結(jié)的光電池器件。 光敏電阻只能應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)中的開關(guān)作用。 五 、思考 為什么測光電阻亮阻和暗阻要經(jīng)過 10s 后才讀數(shù)？這是光敏電阻的缺點(diǎn)，只能應(yīng)用于什么狀態(tài)？ 答： 當(dāng)光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí) ,材料的電阻率也會發(fā)生改變 ,從而電阻阻值也發(fā)生改變。 測量時(shí)，光照強(qiáng)度為定值下，光敏電阻輸入 6 檔電壓，測得光敏電阻上的電流值如表73，在同一坐標(biāo)圖中做出不同照度的三條伏安特性曲線。 表 72 光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 光照度（ Lx） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 光電流 0 圖 73 光敏電阻光電流 光照度曲線 由圖可知 光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜做線性檢測元件，但是在自控系統(tǒng)中用作開關(guān)元件。 （ 4）根據(jù)以下公式，計(jì)算亮阻和暗阻（照度 100Lx）： I 亮 =， U 亮 =10V， R 亮 =U/I=6kΩ I 暗 =0mA， U 暗 =10V， R 暗 =U/I=∞ 光照特性測量 光敏電阻的兩端電壓為定值時(shí)，光敏電阻的光電流隨光照強(qiáng)度的變化而變化，它們之間的關(guān)系是非線性的。 （ 2） 10s 左右讀取光敏電阻電流值，作為亮電流 I 亮 。光敏電阻接受一個(gè)發(fā)光二級管的光照，中間有一個(gè)遮光筒。 圖 74 光敏電阻實(shí)驗(yàn)原理圖 三、實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱（ 0~20mv 可調(diào)恒流源、電流表、 0~24V 可調(diào)電壓源、照度表），照度計(jì)探頭，發(fā)光二極管，遮光筒。光敏電阻無極性，其工作特性與入射光光強(qiáng)、波長和外加電壓有關(guān)。光照愈強(qiáng)，器件自身的電阻愈小。 二、 基本原理 在光線的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。 這是由于 正向電壓必須達(dá)到二極管正向?qū)妷?，二極管才能開始 工作，才能發(fā)光。 表 71 發(fā)光二極管的電流、電壓與照度的對應(yīng)關(guān)系 照度（ Lx） 2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 電流（ mA） 0 0 電壓（ V） 0 照度（ Lx） 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 電流（ mA） 電壓（ V） 3 照度（ Lx） 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 電流（ mA） 電壓（ V） 根據(jù)表 71 畫出發(fā)光二極管的電流 ~照度、電壓 ~照度特性曲線。 按表 71 進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)（調(diào)節(jié)電壓源），得到照度 ~電壓對應(yīng)值。 關(guān)閉主機(jī)箱電源，再按圖 73 配置接線，接線注意＋、－極性。拔去發(fā)光二極管的其中一根連線頭，則光照度為 0（如果恒流源的起始電流不為 0，要得到 0 照度只有斷開光源的一根線）。 檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。 圖 71 發(fā)光二極管的工作原理 三、 實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱（ 0~20mA 可調(diào)恒流源、電流表、 0~24V 可調(diào)電壓源，照度表），照度計(jì)探頭，發(fā)光二極管，光筒。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色由制作二極管的半導(dǎo)體化合物決定。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近 PN 結(jié)面數(shù) 181。 除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中 心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、價(jià)帶中間附近）捕獲，再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，以熱能的形式輻射出來。 其發(fā)光原理如圖 71 所示，當(dāng)加上正向激勵(lì)電壓或電流時(shí)，在外電場作用下，在 P－ N 結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)，進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。因此它具有一般二極管的正向?qū)胺聪蚪刂?、擊穿特性? 二、 基本原理 半導(dǎo)體發(fā)光二極管筒稱 LED。 表 54 電壓（ v） 2 3 4 5 6 轉(zhuǎn)速 390 630 820 1060 1270 電壓（ v） 7 8 9 10 11 轉(zhuǎn)速 1510 1710 1900 2040 2270 畫出電機(jī) v~n 特性曲線： 五 、思考題 為什么 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測很低速的轉(zhuǎn)動，能說明理由么？ 答： 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是利用旋轉(zhuǎn)體改變磁路，使磁通量發(fā)生變化，從而使其線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，如果轉(zhuǎn)速很慢，旋轉(zhuǎn)體改變磁路也很慢，磁通量的變化也很慢，感應(yīng)電壓就會很小，就 無法 正確地測定轉(zhuǎn)速。 畫出電機(jī)的 V~n（電機(jī)電樞電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。 dtdNe ??? 圖 56 磁電轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖 按圖 56 接線，實(shí)驗(yàn)十七中的實(shí)驗(yàn)步驟做實(shí)驗(yàn)。 三、 實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、磁電
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