传感器

上海工程技术大学

课程名称: 传感器及测试技术 授课教师： 陈小龙 学 院： 电子电气工程学院

班 级： 0221122 学 号： 022112223

姓 名： 汪雨韬

1.2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、 基本原理：

不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=EKε/2。

三、需要器件与单元：同实验1.1。 四、实验步骤：

1、传感器安装同实验1.1。做实验1.1中2的步骤，实验模板差动放大器调零。 2、根据图3接线。R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，实验步骤3、4同实验1.1中4、5的步骤，将实验数据记入表2，计算灵敏度S=Δu/ΔW，非线性误差（端基线性度）δ

f2。若实验时无数值显示，

说明R2与 R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。

图3 应变式传感器半桥实验接线图

表2 半桥测量时输出电压与加负载重量值

重量（g） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压正0.5 12.9 25.5 37.5 49.8 61.9 74.1 86.2 98.4 110.7 123.0 （mv） 行程 反0 12.0 24.2 36.4 48.5 60.8 72.7 87.0 98.9 111.0 123.0 行程

1.3金属箔式应变片——全桥性能实验

一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。

二、基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，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Uo3=KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

三、需用器件和单元：同实验1.1。 四、实验步骤：

图4 全桥性能实验接线图

1、传感器安装同实验1.1。

2、根据图4接线，实验方法与1.2相同。将实验结果填入表3；进行灵敏度和非线性误差（端基线性度）计算。

表3 全桥输出电压与加负载重量值

重量（g） 0 20 电压正0 22 （mv） 行程 反4 25 行程

40 47 60 78 80 103 100 128 120 156 140 184 160 212 180 238 200 265 49 85 125 151 176 196 222 242 265

实验二 电涡流传感器变换特性实验

2.1 电涡流传感器的位移特性实验

一、实验目的：

了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 二、 基本原理：

通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。 三、 需要器件与单元：

电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。

四、实验步骤：

1、根据图5安装电涡流传感器。

图5 电涡流传感器安装示意图

图6 电涡流传感器位移实验接线图

2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。 3、将电涡流传感器的输出插入Ti孔中。

4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。

5、将实验模板输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。

6、用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模板上标有+15V的插孔中。 7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果写入表4。

表4 电涡流传感器位移X与输出电压数据

X(mm) 00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0 V(v) 正行程 反行程 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.45 1.62 2.14 2.58 2.96 3.30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.38 1.53 2.1 2.53 2.94 3.30 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0

8、根据表4中的数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位

移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和线性度（端基线性度）。

2.2 被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验

一、实验目的：

了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 二、基本原理：

电涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。

三、 需用器件与单元：

除与实验2.1相同外，另加铜和铝的被测体小圆盘。 四、实验步骤：

1、传感器安装与实验2.1相同。 2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。

3、重复实验2.1步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表5和表6。

表5 被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据

X(mm) V(v) 正行程 反行程 3.29 3.85 4.35 4.83 5.20 5.53 5.82 6.08 6.30 6.50 6.67 6.80 6.95 7.07 7.17 7.27 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.22 3.79 4.34 4.79 5.17 5.53 5.82 6.07 6.31 6.50 6.67 6.82 6.95 7.08 7.18 7.27

表6被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据

X(mm) V(v) 正行程 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 2.93 3.40 3.92 4.41 4.81 5.20 5.52 5.79 6.05 6.27 6.47 6.64 6.79 6.93 7.05 7.17 反行程 2.95 3.31 3.87 4.31 4.80 5.18 5.50 5.79 6.05 6.26 6.46 6.63 6.79 6.93 7.05 7.17

2.3 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验

一、实验目的：

了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。 二、基本原理：

电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。 三、需用器件与单元：

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