目录实验一电阻应变传感器应用(静态载荷测量) (1)实验二电阻应变传感器应用2(动态载荷测量) (5)实验三电感传感器应用(接近开关) (9)实验四霍尔测速实验 (12)实验五温度控制与热电偶测温实验 (15)实验六光纤传感器应用(位移测量)及光电控制 (22)实验一 电阻应变传感器应用(静态载荷测量)一、实验目的1.认识电阻应变片的类型、组成与结构; 2.掌握单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的连接; 3.验证电阻应变片电桥加减特性;二、实验器件1.等强度悬臂梁式电阻应变传感器的结构,见图1-1。
图1-1 传感器 2.首先认识电阻应变片。
A 图1-3 金属丝式电阻应变片图1-4 箔式电阻应变片电阻应变片由基底、敏感栅、盖片和引线等部分组成,见图1-3和图1-4。
观察等强度悬臂梁式电阻应变传感器上的电阻应变片及其粘贴、布置,用万用表测量电阻应变片的电阻值为:_____________Ω。
三、实验内容与操作步骤(一)单臂半桥测量1.关闭应变仪电源。
2.分别将补偿片接线端子2和3、1通道应变片接线端子B 和B 1的金属片短接;再将补偿片接线端子4和5的金属片断开。
3.按图1-5b )接线。
将应变片R 1接到1通道的A 、B 端点,将应变片R 补接到补偿片接线端子的1、2端点;(R 1是受力应变片,称为工作片;R 补是不受力应变片,称为补偿片)。
a) b) c)图1-5 单臂半桥接线图 4.检查无误后接通应变仪的电源。
5.将托盘悬挂在悬梁臂上。
调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)。
6.加载:将1个标准砝码轻轻的放到托盘上。
7.读数:待托盘稳定后读取显示屏的数值并记录到表1-1中。
8.继续往托盘上加砝码,每加一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-1中,累计加载4个砝码。
9.卸载:逐个从托盘上去掉砝码,每去掉一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-1中,直到去完为止。
123456补偿1R 补R1A BB1CD GA C(二)双臂异号半桥测量1.关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片。
2.分别将补偿片接线端子2和3、1通道应变片接线端子B 和B 1的金属片断开;再将补偿片接线端子4和5的金属片短接。
3.按图1-6 b )接线。
将应变片R 1接到1通道的A 、B 端点,将应变片R 2接到1通道的B 、C 端点。
a)b) c)图1-6双臂异号半桥接线图4.检查无误后接通应变仪的电源。
5.将托盘悬挂在悬梁臂上。
调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)。
6.加载:将1个标准砝码轻轻的放到托盘上。
7.读数:待托盘稳定后读取显示屏的数值并记录到表1-2中。
8.继续往托盘上加砝码,每加一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-2中,累计加载4个砝码。
9.卸载:逐个从托盘上去掉砝码,每去一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-2中,直到去完为止。
AC123456补偿1ABB1CDG(三)双臂同号半桥测量1.关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片。
2.保持补偿片接线端子4和5的金属片短接。
3.按图1-7b )接线,将应变片R 1接到1通道的A 、B 端点,将应变片R 3接到1通道的B 、C 端点。
a) b) c)图1-7 双臂同号半桥接线图4.检查无误后接通应变仪的电源。
5.将托盘悬挂在悬梁臂上。
调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)。
6.按上面实验步骤进行加载卸载操作,将实验数据记录到表1-3中。
123456补偿1ABB1CDGAC(四)四臂全桥测量1.关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片。
2.分别将补偿片接线端子2和3、4和5、应变片接线端子B 和B 1的金属片断开。
3.按图1-8 b )接线,将应变片R1接到1通道的A 、B 端点,将应变片R2接到1通道的B 、C 端点,将应变片R3接到1通道的C 、D 端点,将应变片R4接到1通道的A 、D 端点。
a) b) c)图1-8 四臂全桥接线图4.检查无误后接通应变仪的电源。
5.将托盘悬挂在悬梁臂上。
调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)。
6.按上面实验步骤进行加载卸载操作,将实验数据记录到表1-4中。
7.关掉应变仪电源;从电桥盒上去掉应变片。
实验二 电阻应变传感器应用2(动态载荷测量)一、实验目的1.掌握动态压力测量的方法及系统组成; 2.了解动态应变仪、数字存储示波器的使用方法。
1ABB1CDG补偿R4123456AC二、实验器件YD-28型动态电阻应变仪、等强度悬臂梁式电阻应变传感器(图2-1)、DS5042M 数字存储示波器、计算机、PCI-1710数据采集卡、测控实验箱ZCY -Ⅱ型综合传感器实验仪。
所需单元和部件:磁电式传感器、压电式传感器、电压放大器、差动放大器、V/F 表、低通滤波器、低频振荡器。
三、实验内容与操作步骤1.关闭应变仪电源,按图2-2将应变片接到应变仪的电桥盒上,组成四臂全桥。
2.按图2-3利用数字存储示波器构成动态力测量系统:将动态应变仪的电压输出接数字存储示波器的1通道。
3.按下“总调零”按钮调零。
4.给应变传感器加动态载荷,通过数字示波器观察动态力测量曲线并保存曲线。
5.按图2-4利用计算机构成动态力测量系统:将动态应变仪的电压输出接到计算机中的数据采集卡的1通道。
6.按下“总调零”按钮调零。
7.给应变传感器加动态载荷,通过计算机观察动态力测量曲线并保存曲线。
图2-1 等强度悬臂梁式电阻应变传感器F四、实验思考题如何从实验曲线判断某一瞬间力的大小?图2-4 动态力测量系统2图2-3 动态力测量系统 1图2-2 电桥电路实验报告部分:姓名:学号:班级:小组号:四、实验数据填表将表1-1、表1-2、表1-3和表1-4的数据汇总到表1-5中。
表1-5 实验数据记录表五、实验思考题与问答题1.接完每一种电桥,加载前为什么要调零?2.根据表中所记录的测量数据画出单臂半桥、双臂异号半桥、四臂全桥输入-输出曲线(正行程,加载-卸载分别画)。
从各个曲线特点可得到哪些结论?3.从实验测量数据分析电桥的输出特性,得到电桥加减特性结论。
4.实验测量数据与理论值存在差异,请问误差产生的原因是什么?实验三 电感传感器应用(接近开关)一、实验目的1.了解电感传感器的结构和工作原理; 2.利用电感接近开关组成控制系统。
二、实验器件计算机、电感接近开关、继电器(DC24V )、红绿指示灯(DC24V )、直流稳压电源(DC24V )、导线、起子等。
三、实验原理1.差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。
初级线圈做为差动变压器激励用,相当于变压器的原边,次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成,相当于变压器的副边。
差动变压器是开磁路,工作是建立在互感基础上的。
其原理及输出特性见图(1)图(1)图(2)2. 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成,当线圈中通以高频交变电流后,与其平行的金属片上感应产生电涡流,电涡流的大小影响线圈的阻抗Z ,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X 有关。
当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定,并保持环境温度不变,阻抗Z 只与X 距离有关。
将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V 输出,则输出电压是距离X 的单值函数。
通过高频电流的线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗,而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关,因此可以进行位移测量。
涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关,因此不同的材料就会有不同的性能。
在实际应用中,由于被测体的材料、形状和大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分,会减弱甚至不产生涡流效应,因此影响电涡示波器流传感器的静态特性,所以在实际测量中,往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
四、实验内容与操作步骤 (一)电感传感器的结构认识差动变压器传感器如图4-1所示,电涡流传感器如图4-2所示,电感接近开关如图4-3所示。
(二)电感接近开关控制系统1.电感接近开关控制原理如图4-4所示。
+-V图4-4 电感接近开关控制原理图 图4-1 差动变压器传感器结构图 图4-2 电涡流传感器结构图图4-3 电感接近开关结构图2.接线:按图4-5所示,将电感接近开关、继电器、指示灯、直流电源等连成开关控制系统,以控制指示灯的亮和灭。
(2、6端点之间是常闭开关,接绿灯,4、6端点之间是常开开关,接红灯,7、8端点之间是继电器线圈)3.接好线检查无误后,接通电源开关,此时绿灯亮。
4.将金属物靠近电感接近开关的探测端面,观察红/绿指示灯的亮灭情况:__________________________________________________________________。
第三次实验报告部分:姓名:学号:班级:小组号:五、实验报告1.被测金属物的材质、被测金属物与电涡流探头端面的距离对检测有何影响?图4-5 电感接近开关控制接线图2.电感接近开关是如何实现金属探测及信号指示控制的?可结合控制电路原理图说明。
实验四 霍尔测速实验一、实验目的:了解霍尔传感器结构和熟悉霍尔组件的应用——测量转速。
二、实验仪器:霍尔传感器、+5V 、2~24V 直流电源、转动源、频率/转速表。
三、实验原理;根据霍尔效应,霍尔电势U H =K H IB ,其中K H 为灵敏度系数,由霍尔材料的物理性质决定,当通过霍尔组件的电流I 一定,霍尔组件在一个磁场中磁通作用下,就输出一个电势,称为霍尔电势。
利用霍尔效应表达式:U H =K H IB ,当被测圆盘上装上N 只磁性体时,转盘每转一周磁场变化N 次,每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。
(一)霍耳传感器的结构认识1.霍耳位移传感器的结构如图2-2所示,霍耳接近开关的结构如图2-3所示。
2.如图2-4所示,霍耳接近开关与频率/转速表组成转速测量系统。
霍耳接近开关位于转盘磁铁的上方。
图2-2 霍耳位移传感器磁铁W D 图2-1 霍耳元件工作基本原理四、实验内容与步骤1.根据图2-5所示,完成实验接线,霍尔传感器已安装于传感器支架上,且手动调整转盘使霍尔组件正对着转盘上的磁钢。
“2~24V ”直流稳压电源接到“转动源”的“转动电源”输入端。
将+5V 电源接到三源板上“霍尔”电源端,霍尔输出接到频率/转速表。