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实验一：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较一、实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的特点及关系。二、实验所需设备：1、直流稳压电源——开关打到4V2、差动放大器——旋钮到增益最大3、平衡电桥4、F/V表——开关拨到20V5、测微头6、双单引梁7、应变片三、实验原理实验原理如图2所示，W1为平衡电位器，用来调节电桥电路的初始平衡状态，当应变片RX发生形变时，RX的电阻发生变化，电桥的平衡被打破，（2）（11）两点的将有与形变成正比的电压输出，将该电压送入差动放大器，差放输出接电压表，显示的电压值的大小反映了应变片形变的大小，因此，可利用它来测量位移、压力等参数。RxR1R2R1W2W1图2电桥平衡网络直流稳压电源W1W2R2R3差放-4VF/V表(2)+-(11)rW1R3电桥+4V四、实验步骤：1、按实验一的方法将差动放大器调零后，关闭电源。按图2接线，图中R4=Rx为工作片，r和w为电桥平衡网络。2、调整测微头，使双行梁处于水平位置（目测），直流稳压电源打到±4档，差动选择适当的放大增益。一般增益电位器旋在中间位置，然后，调整电桥平衡电位器W，使表头显示零。3、旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm，读F/V表电压值，填下表并关闭电源：位移(mm)电压(mV)4、保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F/V表显示为零，重复（3）过程同样测得读数，填入下表：位移(mm)电压(mV)5、保持放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片（即R1↑换成，R2↓换成，）组桥时中要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变征的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表显示零。重复（3）过程将读出数据填入下表：位移(mm)电压(mV)6、同一个坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。注意事项：1、在更换应变片时应将电源关闭。2、在实验过程中如有发现电压、过载，应将电压量程扩大。3、在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。4、直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。5、接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。实验二、电涡流传感器一、电涡流式传感器的静态标定一、电涡流传感器在电子技术中的应用：根据法拉第电磁感应原理制成的电涡流传感器，一般情况下可分为高频反射式和低频透射式，它的最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力，材料损伤等进行非接触式、连续测量。二、实验目的：了解电涡流式传感器的原理及工作性能，本实验用高频反射式。三、本实验所需要的电路及部件：1、电涡流变换器5、电涡流传感器2、F/V表6、示波器3、测微头7、振动平台4、铁测片四、实验步骤：涡流传感器变换器图16电涡流线圈(3)F/V表(1)(2)1、装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。2、观察传感器的结构，它是一个扁平线圈，直径为10毫米。3、关闭电源后，按图16电路图，用导线将电涡流传感器接入电涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置20档。4、用示波器观察电涡流传感器输入端的波形。如发现没有振荡波形，再起传感器远离被测体。可见，波形为波形，示波器的时基为us/cm振荡频率为khz5、调节电涡流传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下示波器及电压表的数值，填入下表。要求每隔0.1mm读数，到线性严重变换为止，根据实验数据，在坐标纸上画出V-X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度，可见电涡流传感器最大的特点是，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。这里采用的变换电路是一种。X(mm)Vp-p(v)V(v)6、注意事项：被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测中间，以减少涡流损失。7、实验完毕关闭电源。二、电涡流式传感器的应用——振幅测量一、实验目的：了解电涡流式传感器测量振幅的原理和方法。二、所需单元及部件：电涡流传感器、涡流变换器、差动放大器、电桥、铁测片、直流稳压电源、低频振荡器、激振线圈、F/V表、示波器、电源。三、有关旋钮的初始位置：差动放大器增益置最小（逆时针到底），直流稳压电源置±4V档。四、实验步骤：（1）转动测微头，将振动平台中间的磁铁与测微头分离，使梁振动时不至于再被吸住（这时振动台处于自由静止状态），适当调节电涡流传感器头的高低位置（目测），以实验十六的结果（线性范围的中点附近为佳）为参考。（2）根据图19的电路结构接线，将涡流传感器探头、涡流变换器、电桥平衡网络、差动放大器、F/V表、直流稳压电源连接起来，组成一个测量线路（这时直流稳压电源应置±4V档），F/V表置20V档，开启电源。示波器F/V表平衡网络图19-4V+4VW1电涡流线圈+-(3)涡流传感器变换器(1)(2)（3）调节电桥平衡网络，使电压表读数为零。（4）去除差动放大器与电压表连线，将差动放大器的输出与示波器连起来，将F/V表置2KHZ档，并将低频振荡器的输出端与频率表的输入端相连。（5）固定低频振荡器的幅度旋钮至某一位置（以振动时不碰撞其他部件为好），调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表，关闭电源。F(Hz)3HZ…………25HZV(p-p)思考：（1）根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致为多少？（2）如果已知被测梁振幅为0.2mm，传感器是否要安装在最佳工作点？（3）果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要？实验三、综合实验一、气敏传感器（MQ3）实验一、气敏传感器在工程中的应用的原理。在工业生产中，在日常生活中，人们广泛使用气敏元件来进行各种气体的检测，以确保生产和生命的安全，在本实验中运用MQ3酒精传感器为例，它可检测酒精的浓度。其原理是当传感器表面吸附有被测酒精气体时，其接触界面的导体电子会比例的发生变化，从而使气敏元件的电阻随气体的浓度变化，这种反应是可逆的，因此可重复使用。为使反应速度加快，通常需对气敏元件进行加热，如图30-1为其特征图。阻值（K）10010浓度（PPM）图30-1二、在实验所需设备及单无电路：1、直流稳压电源打到±2V，差动放大器增益最大，电桥用其中W1和r。2、F/V表置于20V档。三、实验步骤：1、开启电源，将差动放大器输入端（+）、（-）与地短接调零。2、关闭电源，按图30-2接线。+4VF图30-2平衡网络W1F/V表差放B+V-气敏传感器MQ3FA3、开启电源，预热5分钟后，用浸有酒精的棉球靠近传感器，并轻轻吹气使酒精挥发并进入传感器金属丝网内，同时观察电压表的数值的变化，此时电压表读数为——V，它反应了传感器AB两端间的电阻随着——发生了变化？此种变化是否说明MQ3检测到了酒精气体的存在？如果电压表变化不够明显，可适当调大差动放大的增益。4、MQ3气敏传感器传输，外形，元件符号。rrVcABArrBArrVRLRLBVbAB5、思考与动手画一个酒精气体报警电路。二、光电传感器（对射型）测速实验一、本实验在电子技术中的应用光电传感器也称光偶，分反射型和对射型两种。它们在电子技术中常用耦合型开关用。本实验中只用对射型来作测速用，它在工控和电机转速测量中应用较广泛。二、利用光耦探头和速度/V电路，帮助学生理解和掌握测速的方法和计算。三、实验部件和单元电路：1、光电传感器探头。它安装在轴流电机的左下角。图32示波器1321326555+2V482、轴流电机。它有开关控制，并由可调电压纽对其进行速度调节，轴流电机上的圆盘边上有一缺口，光耦对射时，圆盘、缺口对光耦的通断进行控制。3、速度/V处理电路。4、示波器。四、实验电原理图：五、实验步骤：1、按图32连线，将光耦探头的1、2、3分别与速度/V处理电路的1、2、3连接。速度/V处理电路的输出端与示波器相连。2、开启电源和轴流电机开关，调节电机调压钮，使电机转速为：A、慢速（目测），用示波器观察：T=ms，速度V=转/分。B、中速（目测），用示波器观察：T=ms，速度V=转/分。C、高速（目测），用示波器观察：T=ms，速度V=转/分。3、注：速度V=1000/T×60=转/分4、关闭电源。三、色差/V传感器一、本实验在实际生产中的应用色差/V传感器实际上是一个反射式的红外光电耦合器，它利用物体的各种颜色对红外线吸收程度各异的特点将这种差异转换成电信号。生产实践中，往往需要对某种颜色的变化进行监控，检测，满足生产的需要。二、实验目的：了解红外线被各种颜色的吸收程度，及其转换成电压时的变化。三、实验所需部件：1、色差传感器：装在轴流电机旁，可上、下、左、右调节。2、六色盘：在轴流电机转盘上，可用手转动。3、色差/V信号处理电路。4、F/V表头：置于20V档。四、实验电原理图：传感器图33-13-15V-15VF/V表21+-+-++v+15V五、实验步骤：1、将色差/V传感器的（1）连接色差传感器处理电路的（1）；传感器（2）连接处理电路（2）；（3）号脚与地相连。2、将色差/V处理电路图的输出端与F/V相连。3、开户电源，将色差/V探头对准转盘上的黑色块，调节处理电路中的W进行黑色调零，使F/V输出为零。4、依次转动六色盘，对其余5种颜色进行测量，并将数据填入下表：黑色绿色蓝色红色黄色白色0V5、红外线被各种颜色的吸收度和红外线在光谱中的位置。黑色X射线紫外线可见光红外线γ射线无限电波微光红外线吸收度白色黄色红色绿色蓝色图33-26、注意事项：本实验在实验应用中，一定要使各种被测颜色在同环境条件下进行测量，所以用了调零黑色电位器。7、关闭电源。实验四.光纤传感器（一）、光纤传感器的位移测量一.实验目的：本实验目的是掌握传光型反射式光纤位移传感器本测量位移，了解位移――输出电压特性，并会分析外界干扰的影响以及扩充位移传感器的应用范围。二.主要设备有：1.位移测量架（含螺旋千分卡尺，反射镜）；2.Y型光纤束及探头、光电转换藕合器；3.光纤变换器；4.V/F表；5.外配示波器。三.实验步骤与要求：1、检查光纤位移传感器安装情况。2、转动光纤支架到反射镜正上方。3、将显示表测量转换开关置于电压20V档4、连接好电路后，调节螺旋千分尺，上下来回调节，测量范围在0.5~1mm范围内。每旋转0.1mm记一次读数，填入表格：5、作出V－X曲线，计算灵敏度及线性度。四.实验注意：光纤输出端不充许接地，否则损坏内部元件,为了保护反光镜片，不充许光纤探头与之接触相碰。五.思考题：1、光纤传感器的工作原理及其优越性？2、有哪些因素会影响输出特性曲线的形状、线性范围等？3、影响测量稳定性有哪些因素？（二）、光纤传感器的振动测量一.实验目的：本实验考察光纤位移传感器的动态响应及用它来测量振动。二.实验所需部件：1、音频振荡器；2、Y型光纤束、3、变换器、4、V/F表。三.实验步骤：1.将光纤传感受器探头对准振动梁反射面中心（即电涡流测片），事先千分卡尺读数（mm）X输出电压（v）Y用纸轻察光纤探头和射面。2.细心调节探头和反射面距离约在0.5mm左右（即利用前坡区测量）若实验中测量值误差偏大时，可重新调整，调准距离以取得在振动时有良好周期性振动波形。3.显示表测量转换置于频率档。信号源输出信号f应从低频输出口取得。光纤输出信号应从变换器的F输出口取得。4.将调节信号源输出频率，使振动频率输出从5HZ~25HZ，每调节5HZ观察光纤传感器测量值并填入下表：四.实验注意事项：振幅不能过大，过大会损坏光纤探头，一般将信号源的频率输出幅度调中间即可。反光面上应保持清洁，以免发生由于过脏而产生光的反射不佳。五.思考题：1.光纤振感器的工作原理及优越性？2.有哪些因素影响测量准确性？3.响测量稳定性有哪些因素？振动源频率（f1）光纤输出频率（f2）