2014年传感器与检测技术技术实验报告

天津广播电视大学武清分校

《传感器与测试技术》

实验报告

姓名： 学号： 1312001203766 班级: 13春机械本

实验一：电涡流式传感器实验

一、实验目的

1、了解电涡流传感器的实际应用。

2、了解电涡流传感器在静态测量中的应用。 3、了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。

4、通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。

5、通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。 二、实验电路图及原理：

图(1)

电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。 三、实验所需部件：

测微头、示波器、电压表、电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、三种金属涡流片。 四、实验步骤：

1．按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。

2．旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出

电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5mm用电压表读取变换器的输出电压，将数据填入表1。

3．分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。

4．将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面0.5～1.0mm处，注

意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。

5．涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式

得到：电机转速＝频率表显示值/金属转盘等分值×2 （本实验中等分值为4） 五、实验数据及分析:

表1 电涡流传感器对铁片的输出特性

距离 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 （mm） 输出 -2.03 -2.53 -2.99 -3.40 -3.76 -4.06 -4.33 -4.54 -4.71 -4.89 -5.02 -5.12 （v） 表2 电涡流传感器对铜片的输出特性 距 离0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 （mm） 输 出-3.14 -3.30 -3.85 -4.28 -4.56 -4.80 -5.00 -5.12 -5.21 -5.31 -5.40 -5.45 （v） 表3 电涡流传感器对铝片的输出特性

距离0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 （mm） 输出-3.78 -4.19 -4.51 -4.75 -4.95 -5.11 -5.20 -5.30 -5.39 -5.45 -5.48 -5.53 （v）

实验二：电阻应变式传感器实验

一．实验目的

1、熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用。

2、比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度。 3、通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理。 4、比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度。 二．实验内容

1、半导体应变式传感器位移测量电路。

2、单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路。 三．实验步骤

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。

如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。

2、按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。

图（1）

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。

3、接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。 （1）旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零起点，向上和向下移动各6mm，测微头每移动1mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。

＋4V R R2 ＋ WD －4V R3 R1 － V （2）计算各种情况下测量电路的灵敏度S。

S＝△U／△x

表1 金属箔式电阻式应变片单臂电桥 位移x（mm） 输出U0（mV） 平均灵敏度S（mV/mm） -6 -5 -4 120 -3 85 -2 54 -1 30 0 1 2 3 4 5 6 4 -34 -74 -108 -147 -184 -235 35.5 表2 金属箔式电阻式应变片双臂电桥 位移x（mm） 输出U0（mV）

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 236 180 123 59 0 -53 -108 -163 -222 -282 -339 平均灵敏度S（mV/mm） 57.5 表3 半导体应变片双臂电桥 位移x（mm） -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 输出U0（mV） 5580 4050 2610 1290 10 -980 -2370 -3770 -5300 -6810 -8360 平均灵敏度S（mV/mm）

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