實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片----單臂、半臂、全橋性能實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂、半臂、全電橋工作原理和性能。 基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R為:ΔR/R電阻絲電阻相對(duì)變化, K為應(yīng)變靈敏系數(shù), ε=ΔL/L為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化, 金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部件受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓Uο1=Ek?/4。在半橋性能實(shí)驗(yàn)中，不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓Uο2=Ek?/2。在全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄煌慕尤豚忂?，?dāng)應(yīng)變片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓Uο3=Ek?。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。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V、±4V直流電源、萬(wàn)用表。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 根據(jù)電子電路知識(shí)，實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路連線圖。 獨(dú)力完成實(shí)驗(yàn)電路連線。 找出這三種電橋輸出電壓與加負(fù)載重量之間的關(guān)系，并作出Vo=F(m)的關(guān)系曲線。 分析、計(jì)算三種不同橋路的系統(tǒng)靈敏度S=ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）和非線性誤差：δf1=Δm/yF·s×100式中Δm為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的偏差：yF·s滿量程輸出平均值，此處為200g。 實(shí)驗(yàn)二 壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。 基本原理：擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下，根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：壓力源、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒘髁坑?jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源±4V、±15V。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 根據(jù)電子電路知識(shí)完成電路連接，主控箱內(nèi)的氣源部分、壓縮泵、儲(chǔ)氣箱、流量計(jì)在主控箱內(nèi)部已接好。將標(biāo)準(zhǔn)壓力表放置傳感器支架上，三通連接管中硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時(shí)請(qǐng)用雙指按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則硬管可輕松拉出）。其余兩根軟導(dǎo)管分別與標(biāo)準(zhǔn)表和壓力傳感器接通。將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄小?先松開(kāi)流量計(jì)下端進(jìn)氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開(kāi)通流量計(jì)。 合上主控箱上的氣源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)壓縮泵，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾珠浮子在向上浮起懸于玻璃管中。 逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度，觀察數(shù)顯表顯示電壓的正、負(fù)，若為負(fù)值則對(duì)調(diào)傳感器氣咀接法。 仔細(xì)地逐步由小到大調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力顯示在4—14KP之間，每上升1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，記下相應(yīng)的數(shù)顯表值。 計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。 思考題： 如果本實(shí)驗(yàn)裝置要成為一個(gè)壓力計(jì)，則對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，如何標(biāo)定？ 實(shí)驗(yàn)三 壓電式傳感器測(cè)震動(dòng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鞯臏y(cè)量震動(dòng)的原理和方法。 基本原理：壓電式傳感器由慣性量塊和受壓的壓電片等組成。（仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的震動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：震動(dòng)臺(tái)、壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模板、壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、雙線示波器。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 壓電傳感器已裝在震動(dòng)臺(tái)面上。 將低頻震蕩器信號(hào)接入到臺(tái)面三源板震動(dòng)源的激勵(lì)插孔。 將壓電傳感器輸出兩端插入到壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍍奢斎攵?，與傳感器外殼相連的接線端接地，另一端接R1。將壓電傳感情實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娐份敵龆薞o1接R6。將壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娐份敵龆薞02接入低通濾波器輸入端Vi，低通濾波器輸出Vo與示波器相連。 合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)低頻震蕩器的頻率和幅度旋鈕使震動(dòng)臺(tái)震動(dòng)，記錄示波器波形。 改變低頻震蕩器的頻率，記錄輸出波形變化。 用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)記錄低通濾波器輸入端和輸出端波形。 求出壓電傳感器的振動(dòng)方程。 實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。 基本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段和三段式，本實(shí)驗(yàn)是三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源（音頻震蕩器）、直流電源、萬(wàn)用表。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄?，接好電路，音頻震蕩器信號(hào)從主控箱中的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻震蕩器的頻率，輸出頻率為4—5KHZ（可用主控箱的頻率表輸入Fin來(lái)檢測(cè)）。調(diào)節(jié)輸出幅度為峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器檢測(cè)） 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使示波器通道顯示的波形峰-峰值Vp-p，這時(shí)可以左右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，另一個(gè)方向位移為負(fù)，從Vp-p開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.2mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，至少記錄一個(gè)周期的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意左、右位移時(shí)，初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意差動(dòng)變壓器輸出的即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。畫(huà)出輸出電壓峰值Vop-p—位移X曲線，作出量程為±1mm、±3mm靈敏度和非線性誤差。 實(shí)驗(yàn)五 位移傳感器特性實(shí)驗(yàn) -霍爾式、電渦流式、電容式 （一）霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。 基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)Uн=KнIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感器、直流電源、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 將霍爾傳感器安裝于實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌稀Ｔ賹鞲衅饕€插頭接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄?，完成?shí)驗(yàn)電路的連線。 開(kāi)啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置并使數(shù)顯表指示為零。 測(cè)微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm記下一個(gè)輸出電壓讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變。 作出V—X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。 思考題： 本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？ （二） 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。 基本原理：通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 將電渦流傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌稀?觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞扁線圈。 將電渦流傳感器輸出線接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍢?biāo)有L的兩端插孔中，作為震蕩器的一個(gè)元件。 在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。 用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入±15V直流電源接到模板上標(biāo)有+15V的插孔中。 使測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開(kāi)啟主控箱電源開(kāi)關(guān)，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出電壓幾乎不變?yōu)橹埂?畫(huà)出V—X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為1mm、3mm及5mm時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或擬合直線法）。 思考題： 1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)? 2、電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程選用傳感器。 （三） 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。 基本原理：利用平板電容C=εA/d和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式，通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇 ε、 A、d三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（ε變），測(cè)微小位移（d變）和測(cè)量液位（A變）等多種電容傳感器。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、相敏檢波、濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。 實(shí)驗(yàn)方法和要求： 將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳?，將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄小?將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆薞o1與數(shù)顯表單元Vi相接，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。 接入±15V電源，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭推進(jìn)電容傳感器動(dòng)極板位置，每間隔0.2mm記下位移X與輸出電壓值。 計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差。 上海盛霞光電科技有限公司做為一家的儀器儀表供應(yīng)商，自身在德國(guó)漢諾威設(shè)有采購(gòu)，針對(duì)進(jìn)口備品特別是歐美產(chǎn)品有著獨(dú)到的理解和優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)及人員累積，目前上海盛霞光電科技有限公司可以針對(duì)產(chǎn)品提供完善的備件，針對(duì)產(chǎn)品系列問(wèn)題可以提供一條龍服務(wù)，大大縮短了客戶維修等待的時(shí)間，歡迎廣大用戶前來(lái)咨詢交流。咨詢電話：021-32190091