THQC-2型 实验指导书

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

目 录

目 录 ............................................................................................................................. 1

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 ................................................... 2 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 .......................................................... 4

实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 .......................................................... 6 实验四 实验五 实验六 实验七

移相实验 ................................................................................................. 8 相敏检波实验 .......................................................................................... 9 交流全桥性能测试实验 ...........................................................................12 扩散硅压阻式压力传感器压力实验 .........................................................14

实验八 差动电感性能实验 ..................................................................................16 实验九 电容式传感器位移特性实验 ....................................................................18 实验十 电容传感器动态特性实验 .......................................................................20 实验十一 霍尔传感器位移特性实验......................................................................21 实验十二 磁电式传感器振动实验 .........................................................................22 实验十三 压电式传感器振动实验 .........................................................................23 实验十四 电涡流传感器位移特性实验 ..................................................................25 实验十五 电涡流传感器振动实验 .........................................................................27 实验十六 光纤传感器位移特性实验 .......................................................................28 实验十七 光电转速传感器转速测量实验...............................................................30 实验十八 铂热电阻温度特性实验 .........................................................................31 实验十九 K型热电偶温度特性实验......................................................................32 实验二十 正温度系数热敏电阻（PTC）温度特性实验 ..........................................34 实验二十一 负温度系数热敏电阻（NTC）温度特性实验 ........................................35 实验二十二 PN结温度特性实验.............................................................................36 实验二十三 气敏（酒精）传感器实验 ....................................................................37 实验二十四 湿敏传感器实验 ..................................................................................38

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实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器

双杆式悬臂梁应变传感器、电压温度频率表、直流稳压电源（±4V）、差动放大器、电压放大器、万用表（自备） 三、实验原理

电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为

?RR?k?? （1-1）

式中

?RR为电阻丝电阻相对变化；

k为应变系数；

???ll为电阻丝长度相对变化。

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。

图1-1 双杆式悬臂梁称重传感器结构图

通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。如图1-2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压

U0?E4??R/R1?R1??2R （1-2）

E为电桥电源电压；

12??RR?100%式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=?。

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图1-2 单臂电桥面板接线图

四、实验内容与步骤

1．悬臂梁上的各应变片已分别接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。

2．按图1-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U），开启直流电源开关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使电压温度频率表显示为零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动）

3．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输出接电压温度频率表。预热两分钟。(直流稳压电源的GND1要与放大器共地)

4．将千分尺向下移动，使悬臂梁处于平直状态，调节Rw1使电压温度频率表显示为零（选择U）。

5．移动千分尺向下移0.5mm，读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm读取相应的数显表值，直到向下移动5mm，记录实验数据填入表1-1。

表1-1 位移(mm) 电压(mV) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6．实验结束后，将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，关闭实验台电源，整理好实验设备。 五、实验报告

1.根据实验所得数据绘制出电压—位移曲线，并计算其线性度。 2.根据实验内容试设计一种电子秤。 六、注意事项

实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。因此，加在传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！

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实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验

一、实验目的

比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二、实验 …… 此处隐藏：2766字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……