传感器原理与应用标准实验报告

电子科技大学实验报告学生姓名：学号：课程名称：指导教师：实验地点：实验日期：年月日实验评分：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验一应变片单臂电桥性能实验实验学时：2实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。实验原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。单臂电桥实验原理如图1-3图图1-3应变片单臂电桥性能实验原理图实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤及内容：1实验模板中的差动放大器调零：按图1—6示意接线，将主机箱上的电压表量程切换开关切换到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关；调节放大器的增益电位器RW3合适位置(先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转1圈)后，再调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。图1—6差动放大器调零接线示意图2按图1—7示意图接线，将±2V～±10V可调电源调节到±4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；3在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表1。图1—7应变片单臂电桥实验接线示意图实验数据及结果分析：实验数据如下：实验数据（砝码增加）重量（g）电压(mv)对应的实验曲线如下表1-4第二次实验数据（砝码减少）重量（g）电压(mv)对应的实验曲线如下实验结论：总结及心得体会：对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验二应变片半桥性能实验实验目的：了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。掌握测量方法。实验学时：2实验原理及内容：应变片半桥特性实验原理如图2—1所示。不同应力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，输出灵敏度提高，非线性得到改善。其桥路输出电压Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE。图2—1应变片半桥特性实验原理图实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤：1、实验模板中的差动放大器调零：（实验方法同实验一）2、按图2—2示意图接线。3、将±2V～±10V可调电源调节到±4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表2。图2—2应变片半桥实验接线示意图实验数据及结果分析：实验数据如下：实验数据（砝码增加）：重量（g）电压（mv）对应的实验曲线实验数据（砝码减少）重量（g）电压（mv）对应的实验曲线实验结论：半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应按图2—1应变片半桥特性实验原理图所示，放在邻边。总结及心得体会：对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验三应变片全桥性能实验实验学时：2实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。掌握测量方法。实验原理及内容：应变片全桥特性实验原理如图3—1所示。应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uo≈(△R／R)E＝KεE。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。图3—1应变片全桥性能实验接线示意图需用器件和单元：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤：1、实验模板中的差动放大器调零：（实验方法同实验一）2、按图3—2示意图接线。3、将±2V～±10V可调电源调节到±4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表3。图3—2应变片全桥性能实验接线示意图实验数据及结果分析：实验数据如下：表3-1：第一次实验数据（砝码增加）：重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图3-1：图3-1实验曲线图表3-2第一次实验数据（砝码减少）：重量(g)020406080100120140160180200电压(mv)02040.160．180．1100120140160180200对应的实验曲线如图3-2：图3-2实验曲线图表3-3：第二次实验数据（砝码增加）：重量(g)电压(mv)对应的实验曲线如图3-3：图3-3实验曲线图实验结论：根据实验数据可求得：非线性误差=（0.1／200）×100%=0.05%总结及心得体会：对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：金属箔式应变片性能：单臂、半桥、全桥实验比较实验学时：4实验目的：系统地学习和了解金属箔式应变片的基本工作原理，基本分析方法，设计要求，测量电路及其主要应用。实验原理及内容：单臂、半桥、全桥实验。实验电路原理如图所示：实验电路原理图1、单臂时：R1、R2、R3为固定电阻，RX为金属箔式应变片。2、半桥时：R1、R2为固定电阻，R3和RX为金属箔式应变片。3、全挢时：桥内四个电阻均为金属箔式应变片。实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及联接线若干。实验步骤：(1)、了解所需元件、部件在实验仪上所在位置。(2)、将差动放大器调零。(3)、根据图接线。(4)、依次放法码，(5)、测取数据。实验数据及结果分析：1、单臂实验数据表重量（g）电压(mv)2、半桥实验数据表重量（g）电压（mv）3、全桥实验数据表重量(g)电压(mv)由实验数据表得到单臂、半桥、全桥实验曲线比较图如下：实验结论：根据实验数据及曲线结果可知：半桥的放大倍数是单臂的约2倍。全桥的放大倍数是单臂的约4倍。总结及心得体会：对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c1-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验七电容式传感器的位移实验实验学时：2实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。实验原理及内容：实验电容传感器结构电容传感器是以各种类型的电容器为传感元件，将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。电容传感器的输出是电容的变化量。实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干、测微头。实验步骤：1、将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法：逆时针转到底再顺时传３圈)。2、将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0V，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。以后，反方向每转动测微头1圈即△X=0.5mm位移读取电压表读数(这样转12圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表中(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)实验数据及结果分析：电容传感器数据表：x=9.34mm时，电压v=0v，取起始值x=9.34mm第一次测量数据：位移量（mm）0.511.522.533.544.555.5输出电压（mV）-65150220293360437507571647707770位移量（mm）66.577.5输出电压（mV）811865917960第一次测量数据曲线第二次测量数据：x=16.84mm时，电压v=0.961v，取起始值x=16.84mm位移量（mm）0.511.522.533.544.5输出电压（mV）913887819775712648578505436位移量（mm）55.566.577.8输出电压（mV）346293217150753第二次测量数据曲线实验结论：当极板面积和介值一定时极板距离越近电容量越大。总结及心得体会：对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验八线性霍尔传感器位移特性实验实验学时：2实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。实验原理及内容：在半导体薄片两端通以控制电流I、并在薄片的垂直方向施加磁场强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势或霍尔电压)。这种现象称为霍尔效应。(a)工作原理(b)实验电路原理霍尔式位移传感器工作原理图实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干。实验步骤1、调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度线对准轴套的10mm刻度线。按图8-3示意图安装、接线，将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±4V档。2、检查接线无误后，开启主机箱电源，松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套，使传感器的PCB板（霍尔元件）处在两园形磁钢的中点位置(目测)时，拧紧紧固螺钉。再调节RW1使电压表显示0。3、测位移使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒3周，记录电压表读数作为位移起点。以后，反方向(逆时针方向)调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，每隔△X=0.25mm从电压表上读出输出电压Vo值，将读数填入表8(这样可以消除测微头的机械回差)。图8—3霍尔传感器(直流激励)位移实验接线示意图实验数据及结果分析：X:位移量。V1：第一次实验测到的输出电压值。V2：第二次实验测到的输出电压值。实验数据如下：表8：霍尔传感器(直流激励)位移实验数据表（V1,V2）x=13mm-7mm△x=0.25mmX（mm）V1（mV）V2（mV）X（mm）V1（mV）V2（mV）X（mm）V1（mV）V2（mV）实验曲线如下：霍尔传感器(直流激励)位移实验曲线实验结论：观察可知存在一定的线性型关系总结及心得体会：学会了实验方法提高了实际动手能力。对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：主楼c2-108实验时间：实验室名称：传感器实验室实验项目名称：实验九开关式霍尔传感器测转速实验实验学时：1实验原理:开关式霍尔传感器测转速原理框图开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特电路整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理框图所示。当被测圆盘上装上6只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用。实验内容：开关式霍尔传感器测转速实验。实验器材（设备、元器件）：传感器、系统实验台，计算机、实验电路模板及连接线若干、转动源。实验步骤：1、根据图将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2～3ｍｍ。2、将主机箱中的转速调节电源0～24V旋钮调到最小(逆时针方向转到底)后接入电压表(电压表量程切换开关打到20V档)；其它接线按图所示连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）；将频频\转速表的开关按到转速档。3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压