1、實驗一金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗一、 實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值發生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為：R/R=K式中R/R為電阻絲的電阻相對變化值，K為應變靈敏系數，=l/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，用它來轉換被測部位的受力大小及狀態，通過電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，對單臂電橋而言，電橋輸出電壓，U01=EK/4。（E為供橋電壓）。三、需用器件與單元：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、砝碼（每只約20g）、數顯表、&#

2、177;15V電源、±4V電源、萬用表（自備）。四、實驗步驟： 1、根據圖（1-1），應變式傳感器已裝于應變傳感器模板上。傳感器中各應變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標志端。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進行測量判別，R1=R2=R3=R4=1K，加熱絲阻值約為50左右。2、實驗模板差動放大器調零，方法為：接入模板電源±15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關，將實驗模板增益調節電位器Rw3順時針調節到大致中間位置，將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數顯電壓表輸入端Vi相連，調節實驗模板上調零電位器RW4，使數顯表顯示為零（數顯表的

3、切換開關打到2V檔），完畢關閉主控箱電源。3、參考圖（1-2）接入傳感器，將應變式傳感器的其中一個應變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作為一個橋臂，它與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7在模塊內已連接好），接好電橋調零電位器Rw1，接上橋路電源±4V（從主控箱引入），檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關，先粗調節Rw1，再細調RW4使數顯表顯示為零。 4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數顯表數值，依次增加砝碼并讀取相應的數顯表數值，記下實驗結果填入表（1-1）。表1-1：單臂測量時，輸出電壓與負載重量的關系：重量（g）電壓（mV）5、根據表（1-1）計算系統靈敏度S：

4、S=V/W（V為輸出電壓平均變化量；W重量變化量），計算非線性誤差：f1=m/yF·S×100%，式中m為輸出電壓值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大電壓偏差量：yF·S為滿量程時電壓輸出平均值。五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片應選用：A、正（受拉）應變片；B、負（受壓）應變片；C、正、負應變片均可以。實驗二金屬箔式應變片半橋性能實驗一、實驗目的：比較半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點。二、基本原理：不同受力方向的兩片應變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當兩片應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓U02=EK/2，比單臂

5、電橋靈敏度提高一倍。三、需用器件與單元：同實驗一。四、實驗步驟： 1、保持實驗（一）的各旋鈕位置不變。2、根據圖1-3接線，R1、R2為實驗模板左上方的應變片，注意R2應和R1受力狀態相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應變片。接入橋路電源±4V，先粗調Rw1，再細調Rw4，使數顯表指示為零。注意保持增益不變。3、同實驗一（4）步驟，將實驗數據記入表1-2，計算靈敏度S=V/W，非線性誤差f2。若實驗時數值變化很小或不變化，說明R2與R1為受力狀態相同的兩片應變片，應更換其中一片應變片。表1-2，半橋測量時，輸出電壓與負載重量的關系重量（g）電

6、壓（mV）五、思考題：1、半橋側量時兩片不同受力狀態的電阻應變片在接入電橋時，應放在：A對邊？B鄰邊的位置？2、橋路測量時存在非線性誤差，是因為：A電橋測量原理上存在非線性誤差？B應變片應變效應是非線性的？C零點偏移？實驗三金屬箔式應變片全橋性能實驗一、實驗目的：了解全橋測量電路的優點。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力狀態相同的兩片應變片接入電橋對邊，不同的接入鄰邊，應變片初始阻值是R1= R2= R3=R4，當其變化值R1=R2=R3=R4時，橋路輸出電壓U03=KE，比半橋靈敏度又提高了一倍，非線性誤差進一步得到改善。三、需用器件和單元：同實驗一。四、實驗步驟：1、保持實驗（二）的各旋

7、鈕位置不變。2、根據圖1-4接線，將R1、R2、R3、R4應變片接成全橋，注意受力狀態不要接錯調節零位旋鈕Rw1，并細調Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實驗結果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。表1-3，全橋測量時,輸出電壓與負載重量的關系重量（g）電壓（mV）五、思考題：1、全橋測量中，當兩組對邊(R1、R3)電阻值相同時，即R1= R3, R2= R4,而R1R2時，是否可以組成全橋：A可以，B不可以。2、某工程技術人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應變片，如何利用這四片電阻應變片組成電橋，是否需要外加電阻。實驗十四電容式傳感器的位移實驗一、實驗目的：了

8、解電容式傳感器的結構及其特點。二、基本原理：利用平板電容C=A/d的關系,在、A、d中三個參數中，保持二個參數不變，而只改變其中一個參數，就可使電容的容量（C）發生變化，通過相應的測量電路，將電容的變化量轉換成相應的電壓量，則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實驗采用第種電容傳感器，是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數顯單元、直流穩壓電源。四、實驗步驟：1、按圖3-1將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上。2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗模

9、板，實驗線路見圖4-1。3、將電容傳感器實驗模板的輸出端V01與數顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調節到中間位置。4、接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值（V），填入表4-1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復實驗過程。表4-1：電容式傳感器位移與輸出電壓的關系X（mm）0V（mV）最小5、根據表4-1數據計算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤差來源。五、思考題：試設計一個利用的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在

10、設計中應考慮哪些因素？實驗十四 電容式傳感器的位移實驗一、實驗目的： 了解電容式傳感器的結構及其特點。二、基本原理： 利用平板電容C=A/d的關系,在、A、d中三個參數中，保持二個參數不變，而只改變其中一個參數，就可使電容的容量（C）發生變化，通過相應的測量電路將電容的變化量轉換成相應的電壓量，則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實驗采用第種電容傳感器，是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。三、需用器件與單元： 電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數顯單元、直流穩壓電源。四、實驗步驟： 1、按圖3-1將

11、電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上。2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗模板，實驗線路見圖4-1。3、將電容傳感器實驗模板的輸出端V01與數顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調節到中間位置。4、接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值（V），填入表4-1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復實驗過程。表4-1：電容式傳感器位移與輸出電壓的關系X（mm）0V(mV)最小 5、根據表4-1數據計算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤

12、差來源。五、思考題：試設計一個利用的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設計中應考慮哪些因素？實驗十六 直流激勵時霍爾式位移傳感器特性實驗一、實驗目的： 了解霍爾式位移傳感器原理與應用。二、基本原理：根據霍爾效應，霍爾電勢UH=KHIB，保持KH、I不變，若霍爾元件在梯度磁場B中運動，且B是線性均勻變化的，則霍爾電勢UH也將線性均勻變化，這樣就可以進行位移測量。三、需用器件與單元： 霍爾傳感器實驗模板、線性霍爾位移傳感器、直流電源±4V、15、測微頭、數顯單元。四、實驗步驟： 1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝。霍爾傳感器與實驗模板的連接按圖5-2進行。、為電源±4，、為

13、輸出,R1與之間聯線可暫時不接。2、開啟電源，接入±15V電源，將測微頭旋轉至0mm處，移動測微頭使圓形磁鋼頂住霍爾傳感器，擰緊測量架頂部的固定螺釘。接入R1與之間的聯線，調節RW2使數顯電壓表指示為零（數顯表置2V檔）。3、旋轉測微頭，每轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，并將讀數填入表5-1， 表5-1：霍爾式位移傳感器位移量與輸出電壓的關系：X（mm）V(mV)4、根據V-X曲線，找出線性段中點位置。作出V-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度S和非線性誤差。五、思考題：本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？實驗二十 霍爾轉速傳感器測速實驗一、實驗目的

14、： 了解霍爾轉速傳感器的應用。二、基本原理：根據霍爾效應表達式：UH=KHIB, 當KHI不變時,在轉速圓盤上裝上只磁性體，并在磁鋼上方安裝一霍爾元件。圓盤每轉一周經過霍爾元件表面的磁場B從無到有就變化N次，霍爾電勢也相應變化N次，此電勢通過放大、整形和計數電路就可以測量被測旋轉體的轉速。三、需用器件與單元： 霍爾轉速傳感器、轉動源（2000型）或轉速測量控制儀（9000型）。四、實驗步驟：1、根據圖5-4，將霍爾轉速傳感器裝于轉動源的傳感器調節支架上，探頭對準轉盤內的磁鋼。2、將主控箱上的+5V直流電源加于霍爾轉速傳感器的電源輸入端，紅（）、綠（），不要接錯。3、將霍爾轉速傳感器輸出端（黃線

15、）插入數顯單元fin端，轉速/頻率表置轉速檔。4、將主控臺上的+2V+24V可調直流電源接入轉動電機的+2V+24V輸入插口（2000型）。調節電機轉速電位器使轉速變化，觀察數顯表指示的變化。五、思考題：1、利用霍爾元件測轉速，在測量上是否有限制？2、本實驗裝置上用了十二只磁鋼，能否只用一只磁鋼？實驗二十四 電渦流傳感器位移實驗一、實驗目的： 了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、基本原理： 通以高頻電流的線圈會產生高頻磁場，當有導體接近該磁場時，會在導體表面產生渦流效應，而渦流效應的強弱與該導體與線圈的距離有關，因此通過檢測渦流效應的強弱即可以進行位移測量。三、需用器件與單元： 電渦流傳感器實驗模板、電渦流傳感器、直流電源、數顯單元、測微頭、鐵圓片。四、實驗步驟： 1、根據圖安裝電渦流傳感器。2、觀察傳感器結構，這是一個扁平的多層線圈，兩端用單芯屏蔽線引出。3、將電渦流傳感器輸出插頭接入實驗模板上相應的傳感器輸入插口，傳感器作為由晶體管T1組成振蕩器的一個電感元件。4、在測微頭端部裝上鐵質金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測體。5、將實驗模板輸出端V0與數顯單元輸入端Vi相接。數顯電壓表量程置20V檔。6、用連接導線從主控箱接入15V直流電源到模板上標有+15V的插孔中。7、移動測微頭與傳感器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關，記下數