传感器与检测技术实验报告56147
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西华大学实验报告(理工类)
开课学院及实验室:自动检测及自动化仪表实验室 实验时间 : 年 月 日 学 生 姓 名 学 号 成 绩 学生所在学院 电气信息学院 年级/专业/班 课 程 名 称 传感器与检测技术 课 程 代 码 106088009
实验项目名称 实验一:箔式应变片性能及单臂、半桥、全桥性能比较与半导体应变片性能比较实验 项 目 代 码 指 导 教 师 林艳、陈高燕 项 目 学 分 一、实验目的
1.观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式; 2.测试应变梁变形的应变输出; 3.比较各桥路间的输出关系; 4.比较金属应变片与半导体应变片的各种的特点。 二、实验原理
应变片就是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路,转换成电信号输出显示。 三、实验设备、仪器及材料
直流稳压电源(±4V档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、(或双孔悬臂梁、称重砝码)、电压表。 四、实验步骤(按照实际操作过程) 1.调零。开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表,用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化,调零后关闭仪器电源。 2.按图1、1将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、与WD为电桥中的固定电阻与直流调平衡电位器,R为金属箔式应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。直流激励电源为±4V。 3.确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上,并调节使应变梁处于基本水平状态。调整电桥WD电位器,使测试系统输出为零。 4.旋动测微头,带动悬臂梁分别作向上与向下的运动,以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点,向上与向下移动各5mm,测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值,并列表。 5.直流半桥:保持差动放大器增益不变,将R2换成与应变片R工作状态相反的另一金属箔式应变片,(若R
拉伸,换上去的应为压缩片)形成半桥。重复单臂电桥的步骤; 6.直流全桥:保持差动放大器增益不变,将R1换成与应变片R工作状态相反的另一金属箔式应变片,(若R拉伸,换上去的应为压缩片),将 R3换成与应变片R工作状态相同的另一金属箔式应变片,形成全桥。重复单臂电桥的步骤。
五、实验过程记录(数据、图表、计算等)
＋4V R R2
－4V R3 R1 WD ＋ － V
图1、1 单臂电桥测试原理图 六、实验结果分析及问题讨论
指导教师签字: 西华大学实验报告(理工类)
开课学院及实验室:自动检测及自动化仪表实验室 实验时间 : 年 月 日 学 生 姓 名 学 号 成 绩 学生所在学院 电气信息学院 年级/专业/班 课 程 名 称 传感器技与检测技术 课 程 代 码 106088009
实验项目名称 实验二:热电式传感器——热电偶、热敏电阻测温试验 项 目 代 码 指 导 教 师 林艳、陈高燕 项 目 学 分 一、实验目的 1、观察了解热电偶的结构; 2、熟悉热电偶的工作特性; 3、学会查阅热电偶分度表; 4、了解热敏电阻的特性; 5、比较热电偶与热敏电阻的特性。 二、实验原理 1.热电偶测温:热电偶就是热电式传感器的一种,它可将温度变化转化成电势的变化,其工作原理就是建立在热电效应的基础上的。即将两种不同材料的导体组成一个闭合回路,如果两个结点的温度不同,回路中将产生一定的电流(电势),其大小与材料的性质与结点的温度有关。因此只要保持冷端温度t0不变,当加热结点时,热电偶的输出电势E会随温度t变化,通过测量此电势即可知道两端温差,从而实现温度的测量。本仪器中热电偶为铜—康铜热电偶(K型)。 2.热敏电阻测温:热敏电阻就是热电式传感器的一种,它可将温度变化转化为电阻变化以达到测量温度的目的。热敏电阻就是利用半导体材料制成的热敏元件,它具有灵敏度高,可以应用于各领域的优点。热电偶一般测高温线性较好,热敏电阻则用于200℃以下温度较为方便。 本实验中所用热敏电阻为负温度系数。其定义为热敏电阻在其自身温度变化1℃时,电阻值的相对变化量,可用下式表示为:
2dd1TBTRR
T
TT
式中B为热敏电阻常数。本实验所用的热敏电阻B=3200K。 负温度系数的热敏电阻其特性可以表示为: )011(0TTBTTeRR 式中RT、RT0分别为温度T与T0时的电阻值。 因此当温度变化时,热敏电阻阻值的变化将导致由运放组成的压/阻变换电路的输出电压变化,其关系可表示为: TTTRURU00 TTTRRUU00 式中UT、U T0分别为温度T与T0时的压/阻变换电路的输出电压值。 根据上面两式:01ln110TRRBTTT 01ln110TUUBTTT 三、实验设备、仪器及材料 热电偶、热敏电阻RT、温度变换器、加热器、差动放大器、电压表、温度计(自备)。 四、实验步骤(按照实际操作过程) 1.热电偶的测温试验步骤 (1)调节差动放大器输出为零。开启仪器总电源并将仪器左下角的±15V电源开关置于“开”的位置。差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底) “+、-”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表,用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线。调零后,差动放大器的两个电位器的位置不要变化; (2)将热电偶接入差动放大器的双端输入,记录数字表显示的电压值Ut; (3)打开加热开关,观察差动放大器输出电压的变化,每隔1-2分钟记录一次电压值,待温度不再上升时(达到相对的热稳定状态),记录电压表读数,并求出温度值; (4)本仪器上热电偶就是由两支铜－康铜热电偶串接而成,热电偶的冷端温度为室温,放大器的增益为100倍,计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1;
E(t , to) = E(t , t1) + E(t1 , to) 实际电动势 测量所得电势 温度修止电动势 式中E为热电偶的电动势,t为热电偶热端温度,to为热电偶参考端温度为0℃,t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜－康铜热电偶分度表,求出加热端温度t; 2、热敏电阻的测温试验步骤 (1)观察装于悬臂梁上封套内的热敏电阻,将热敏电阻接入温度变换器RT端口,调节“增益”旋钮,使加热前电压输出U0端的输出电压值尽可能大但不超量程,记录U RT0值; (2)用温度计测出环境温度,记录T0值。(用国际温标); (3)打开加热器,观察温度变换器输出电压的变化情况。每隔1分钟,尽可能同时测出热电偶、热敏电阻传感器的输出电压,记入数据表。直至电压稳定; (4)根据计算热电偶的稳定温度值T, 计算第5点的温度值T1。
TUUBTRTRT1ln1111 五、实验过程记录(数据、图表、计算等) 六、实验结果分析及问题讨论 指导教师签字: 西华大学实验报告(理工类) 开课学院及实验室:自动检测及自动化仪表实验室 实验时间 : 年 月 日 学 生 姓 名 学 号 成 绩 学生所在学院 电气信息学院 年级/专业/班 课 程 名 称 传感器与检测技术 课 程 代 码 106088009
实验项目名称 实验三:基于上位机检测的光电测速、测频率综合实验 项 目 代 码 指 导 教 师 林艳、陈高燕 项 目 学 分 一、实验目的 在工业生产与科学实验中,转速测量就是一个很重要的问题。通过该试验,达到以下综合目的: 1.了解光电转速传感器的工作原理; 2.掌握光电测速的系统结构; 3.学会通过测量脉冲计算转速; 4.了解计算机测速的基本环节; 5.了解光电转速中环境光对测速的影响。
二、实验原理
1、 采用光电转速传感器进行测速; 2、 采用频率计通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速; 3、 采用示波器通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速; 4、 通过数据采集板,经过RS232与计算机通信进行速度的测量与显示。 5、 采用人为干扰的方法,观察环境光对光电测速的影响。 三、实验设备、仪器及材料 光电传感器、光电变换器、测速电机及转盘、电压 / 频率表2KHZ档、示波器、数据采集卡、计算机。 四、实验步骤(按照实际操作过程) 光电转速传感器就是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件,当它发出的光被目标反射或阻断时,则接收器感应出相应的电信号。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器与收光器组成,通过光发射器与收光器之间并阻断光线时,传感器输出信号。 信号结构盘就是反射式结构,将信号盘与电机安装在一起,使其随电机转动;传感器固定在支架上,垂直于转速盘,当转速盘旋转时,光电传感器就输出矩形脉冲信号,每6个脉冲对应电动机1转。信号盘旋转一周产生的脉冲数,等于其上的齿数。采用频率计通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速;采用示波器测转速。 五、实验过程记录(数据、图表、计算等) 六、实验结果分析及问题讨论
指导教师签字:
