【正文】 ? ←0mm→ +…X（mm）…Vpp最小…實驗過程中，差動變壓器輸出的最小值即為差動變壓器的零點殘余電壓大小。從Vpp最小開始旋動測微頭，填入表41。移動測微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰峰值Vpp為最?。ㄔ擖c記為零點）。接第一通道示波器 接第二通道示波器 6 2 3 4 1 5 插座管腳編號 圖42 雙線示波器與差動變壓器連接示意圖 圖41 差動變壓器電容傳感器安裝示意圖 差動變壓器、 電容傳感器 模塊 測量架 測微頭 在模塊上按照圖42接線，音頻振蕩器信號從主控箱中的LV端子輸出，調節(jié)音頻振蕩器的頻率，使其為4~5KHz（可用主控箱的數(shù)顯表的頻率檔Fin輸入來監(jiān)測）。需用器件與單元：差動變壓器實驗模塊、測微頭、雙線示波器、差動變壓器、音頻信號源（音頻振蕩器）、直流電源、萬用表。由于差動變壓器兩只次級線圈的等效參數(shù)不對稱，初級線圈縱向排列的不均勻性，兩二級線圈的不均勻、不一致，鐵芯BH特性的非線性等原因，當鐵芯處于差動線圈中間位置時，差動輸出電壓并不為零。其輸出電勢反映出被測體的位移量?；驹恚翰顒幼儔浩饔梢恢怀跫壘€圈和兩只次級線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結構。把砝碼依次放在托盤上，讀取數(shù)據(jù)并填入下表：重量（g）0204080100120140160180200電壓（mv）根據(jù)上表計算系統(tǒng)非線性誤差。拿去托盤上的所有砝碼，調節(jié)電位器Rw1及Rw4（零位調節(jié)）。實驗步驟：將差動放大器調零，按圖14全橋接線，合上主控箱電源開關調節(jié)電橋平衡電位器Rw1。15V電源、177?；驹恚弘娮映訉嶒炘頌閷嶒炓恢腥珮驕y量原理，通過對電路調節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對應值，電壓量綱（mV）改為重量量綱（g）即成為一臺原始電子秤。計算這一溫度變化產(chǎn)生的相對誤差。將200g砝碼加于砝碼盤上，在數(shù)顯表上讀取Uo1。因此當溫度變化時，在被測體受力狀態(tài)不變時，輸出會有變化。某工程技術人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應變片，如圖15所示，如何利用這四片電阻應變片組成電橋，是否需要外加電阻?R1 R2 R3 R4 F F R1 R2 R3 R4 F F 圖15 應變式傳感器受拉時傳感器圓周面展開圖 實驗二 金屬箔式應變片的溫度影響實驗實驗目的：了解溫度對應變片測量系統(tǒng)的影響。橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性；（2）應變片應變效應是非線性的；（3）調零值不是真正為零。圖14 應變式傳感器全橋實驗接線圖思考題：單臂電橋時，作為橋臂電阻應變片應選用：（1）正（受拉）應變片；（2）負（受壓）應變片；（3）正、負應變片均可。表13 半橋測量系統(tǒng)輸出電壓與加負載重量值重量（g）020406080100……200電壓（mv）將步驟1中RR2位置互換，重復步驟2。在電子秤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關。三、全橋性能實驗根據(jù)圖14，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，不同的接入鄰邊，組成直流電橋（全橋），接上橋路電源177。分析以上兩種半橋接法哪種更合理。記下實驗結果填入表12，關閉電源。調節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。4V（從主控箱引入）如圖13所示。RR2為實驗模塊左上方的應變片，注意R2應和R1受力方向相反。記下實驗結果填入表11，關閉電源。調節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。4V（從主控箱引入）如圖12所示。關閉主控箱電源。接入模塊電源177。傳感器中各應變片已接入模塊的左上方的RRRR4。4V電源、萬用表（自備）。需用器件與單元：應變式傳感器實驗模塊、應變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、177。全橋測量電路中，將受力方向相同的兩應變片接入電橋對邊，不同受力方向的接入鄰邊，當應變片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時，其橋路輸出電壓Uo3=。不同受力方向的兩片應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?；驹恚弘娮杞z在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為：式中為電阻絲電阻的相對變化，為應變靈敏系數(shù)，為電阻絲長度相對變化，金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，通過它轉換被測部位的受力狀態(tài)變化，電橋的作用是將電阻的變化轉變?yōu)殡妷鹤兓?，這樣，電橋的輸出電壓即反映了應變片的受力狀態(tài)。傳感器技術實驗指導書（修訂版）電力與自動化工程學院傳感器技術實驗室目 錄實驗一 金屬箔式應變片及直流電橋實驗（綜合性） 1實驗二 金屬箔式應變片的溫度影響實驗 6實驗三 直流全橋的應用——電子秤實驗 7實驗四 差動變壓器特性實驗 8實驗五 電容式傳感器的位移特性實驗 12實驗六 霍爾式傳感器的位移特性實驗 14實驗七 磁電傳感器測速實驗 17實驗八 電渦流傳感器特性實驗 18實驗九 光纖傳感器的位移特性實驗 20實驗十 光纖傳感器測速實驗 22實驗十一 光電傳感器的轉速測量實驗 24實驗十二 溫度儀表PID控制實驗 25實驗十三 溫度傳感器測溫特性實驗 25實驗十四 非標準熱電偶的標定（設計性） 29實驗十五 氣體流量的測定實驗 (演示性) 30實驗十六 計算機溫度PID控制實驗 31實驗十七 光敏電阻特性實驗 34實驗十八 光敏二極管特性實驗 37實驗十九 光敏三極管特性實驗 40實驗二十 光電池特性實驗 42附錄：數(shù)據(jù)分析相關知識 45傳感器技術實驗指導書實驗一 金屬箔式應變片及直流電橋實驗（綜合性）實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，理解直流電橋的工作原理和性能。比較單臂電橋、半橋、全橋的不同特性。單臂電橋輸出電壓可表示為：O1。當兩片應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓Uo2=。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。15V電源、177。實驗內容和步驟：一、單臂電橋實驗根據(jù)圖11應變式傳感器已裝于應變傳感器模塊上。加熱絲也接于模塊上， 在無壓力作用下，R1= R2= R3= R4=350Ω，加熱絲阻值為50Ω左右。15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關，將實驗模塊調節(jié)增益電位器Rw3順時針調節(jié)到中間位置（特別注意：單臂電橋、半橋、全橋系統(tǒng)實驗應始終保持差動放大器增益不變），再進行差動放大器調零，方法為：將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上的數(shù)顯表電壓輸入端Vi相連，調節(jié)實驗模塊上調零電位器Rw4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開關打到2V檔）。+4V 4V 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 圖12 應變式傳感器單臂電橋實驗接線圖 接數(shù)顯表 Vi 地 R1 加熱 應變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應變片 圖11 應變式傳感器安裝示意圖 將應變式傳感器的其中一個應變片R1（即模塊左上方的R1）接入電橋作為一個橋臂與RRR7接成直流電橋（RRR7模塊內已連接好），接好電橋調零電位器Rw1，接上橋路電源177。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關。在電子秤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。表11 單臂電橋輸出電壓與加負載重量值重量（g）020406080100……200電壓（mv）二、半橋性能實驗 根據(jù)圖13接線。接上橋路電源177。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關。接主控箱電源輸出 接主控箱電源輸出 接數(shù)顯表Vi 地 圖13 應變式傳感器半橋實驗接線圖 在電子秤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。表12 半橋測量系統(tǒng)輸出電壓與加負載重量值重量（g）020406080100……200電壓（mv）將步驟1中R2換為R3，重復步驟2。若要求用RR3作為感應元件，則應如何連接橋路？畫出橋路連接示意圖。4V（從主控箱引入）如圖14所示。調節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。記下實驗結果填入表13，關閉電源。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析兩種全橋的不同，哪種布置方法更合理？根據(jù)實驗一、二、三的結果，分別計算3個系統(tǒng)的靈敏度、非線性誤差。半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片接入電橋時，應放在：（1）對邊；（2）鄰邊。全橋測量中，當兩組對邊（RR3為對邊）電阻值R相同時，即R1= R3， R2= R4，而R1≠R2時，是否可以組成全橋：（1）可以； （2）不可以。基本原理：電阻應變片的電阻值受溫度的影響，主要來自兩個方面的原因：敏感柵絲的溫度系數(shù)；應變柵線膨脹系數(shù)與彈性體（或被測試件）的線膨脹系數(shù)不一致會產(chǎn)生附加應變。需用器件與單元：應變傳感器實驗模塊、數(shù)顯表單元、直流源、加熱器（已貼在應變片底部）實驗步驟：保持實驗一中全橋實驗結果及實