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傳感器實驗原理實習報告
更新時間:2023-03-20   點擊次數(shù):804次

一、課程概述:

現(xiàn)代社會已進入萬物互聯(lián)時代,傳感器的應用在我們周圍無處不在。因此,學習與掌握常用傳感器的作用、特性與工作原理尤為重要。通過學習該課程,不僅可以了解傳感器的基本概念與基本特性,而且可以熟練掌握常用傳感器的基本特性、工作過程以及典型的應用方法,培養(yǎng)學習者在電子產(chǎn)品開發(fā)、設計與調(diào)試等方面的技能。

傳感器種類繁多,分類方法各異。課程內(nèi)容選取溫度傳感器、光敏傳感器、力敏傳感器、超聲傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器等常用傳感器作為教學內(nèi)容,通過引入典型的、趣味的、實用的、有一定技術(shù)含量的應用案例開展教學,重點關(guān)注傳感器的外特性及信號調(diào)理電路的設計、分析與應用,*高職高專、應用技術(shù)大學以及社會學習者對傳感器及應用技術(shù)的學習需求。

二、授課目標:

通過學習本課程,可以是讀者了解傳感器的基本概念,熟悉傳感器的分類方法與特性,掌握常用傳感器的結(jié)構(gòu)、特性、工作原理以及典型的應用方法,具備電子產(chǎn)品設計、制作、調(diào)試與故障排查的基本技能。

三、實驗目的(項目一:單臂電橋性能實驗):

1、了解電阻應變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。

2、掌握電阻應變式傳感器放大電路的調(diào)試方法。

3、掌握單臂電橋電路的工作原理和性能。

四、實驗所用單元:

電阻應變式傳感器、調(diào)零電橋、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。

五、實驗原理及電路:

1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時,其阻值發(fā)生變化,這就是電阻應變效應,其關(guān)系為:ΔR/ R=Kε,ΔR為電阻絲變化值,K為應變靈敏系數(shù),ε為電阻絲長度的相對變化量ΔL/ L。通過測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。

2、電阻應變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下、下兩個懸臂梁,四個電阻應變片貼在梁的根部,可組成單臂、半橋與全橋電路,大測量范圍為±3mm。

1─外殼  2─電阻應變片  3─測桿  4─等截面懸臂梁  5─面板接線圖

圖1-1  電阻應變式傳感器

3、電阻應變式傳感的單臂電橋電路如圖1-2所示,圖中R1、R2、R3為固定,R為電阻應變片,輸出電壓UO=EKε,E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù)。

圖1-2 電阻式傳感器單臂電橋?qū)嶒炿娐穲D

六、實驗步驟:

1、固定好位移臺架,將電阻應變式傳感器置于位移臺架上,調(diào)節(jié)測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺架上部的開口處,旋轉(zhuǎn)測微器測桿使其與電阻應變式傳感器的測桿適度旋緊,然后調(diào)節(jié)兩個滾花螺母使電阻式應變傳感器上的兩個懸梁處于水平狀態(tài),兩個滾花螺母固定在開口處上下兩側(cè)。

2、將實驗箱(實驗臺內(nèi)部已連接)面板上的±15V和地端,用導線接到差動放大器上;將放大器放大倍數(shù)電位器RP1旋鈕(實驗臺為增益旋鈕)逆時針旋到終端位置。

3、用導線將差動放大器的正負輸入端連接,再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端;按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的20V檔按鍵(實驗臺為將電壓量程撥到20V檔);接通電源開關(guān),旋動放大器的調(diào)零電位器RP2旋鈕,使電壓表指示向零趨近,然后換到2V量程,旋動調(diào)零電位器RP2旋鈕使電壓表指示為零;此后調(diào)零電位器RP2旋鈕不再調(diào)節(jié),根據(jù)實驗適當調(diào)節(jié)增益電位器RP1。

4、按圖1-2接線,R1、R2、R3(電阻傳感器部分固定電阻)與一個的應變片構(gòu)成單臂電橋形式。

5、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,使數(shù)字電壓表指示接近零,然后旋動測微器使電壓表指示為零,此時測微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位。分別上旋和下旋測微器,每次0.4mm,上下各2mm,將位移量X和對應的輸出電壓值UO記入下表中。

表 1-1

X(mm)






0






UO(mV)






0






七、實驗總結(jié)報告:

1、根據(jù)表1-1中的實驗數(shù)據(jù),畫出輸入/輸出特性曲線,并且計算靈敏度和非線性誤差。

2、傳感器的輸入電壓能否從+5V提高到+10V?輸入電壓的大小取決于什么?

3、分析電橋測量電阻式傳感器特性時存在非線性誤差的原因。




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