實驗一金屬箔式應變片――單臂電橋效能實驗
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效能。
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係式為：δr／r＝kε式中δr／r為電阻絲電阻相對變化，k為應變靈敏係數，ε=δl/l為電阻絲長度相對變化，金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝製成的應變敏感元件，通過它轉換被測部位受力狀態變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應的受力狀態。
，對單臂電橋輸出電壓 uo1= ekε/4。
三、需用器件與單元：應變式感測器實驗模板、應變式感測器－電子秤、砝碼、數顯表、±15v電源、±4v電源、萬用表（自備）。
四、實驗步驟：
1．根據圖（1-1）應變式感測器（電子秤）已裝於應變感測器模板上。感測器中各應變片已接入模板的左上方的r1、r2、r3、r4。加熱絲也接於模板上，可用萬用表進行測量判別，r1＝r2＝r3＝r4＝350ω，加熱絲阻值為50ω左右。
2．接入模板電源±15v（從主控台引入），檢查無誤後，合上主控台電源開關，將實驗模板調節增益電位器rw3順時針調節大致到中間位置，再進行差動放大器調零，方法為將差放的正負輸入端與地短接，輸出端與主控台面板上數顯表電壓輸入端vi相連，調節實驗模板上調零電位器rw4，使數顯表顯示為零（數顯表的切換開關打到2v檔）。關閉主控箱電源（注意：當rw3、rw4的位置一旦確定，就不能改變。
一直到做完實驗三為止）。
3．將應變式感測器的其中乙個電阻應變片r1（即模板左上方的r1）接入電橋作為乙個橋臂與r5、r6、r7接成直流電橋（r5、r6、r7模組內已接好），接好電橋調零電位器rw1，接上橋路電源±4v（從主控台引入），此時應將±4地與±15地短接。如圖1-2所示。檢查接線無誤後，合上主控台電源開關。
調節rw1，使數顯表顯示為零。
圖1-2應變式感測器單臂電橋實驗接線圖
4．在電子稱上放置乙隻砝碼，讀取數顯表數值，依次增加砝碼和讀取相應的數顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。記下實驗結果填入表1-1，關閉電源。
表1-1單臂電橋測量時，輸出電壓與加負載重量值
5．根據表1-1計算系統靈敏度s＝δu/δw（δu輸出電壓變化量，δw重量變化量）和非線性誤差δf1=δm/yf·s×100％式中δm為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：yf·s滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。
五、思考題：
單臂電橋時，作為橋臂電阻應變片應選用：（1）正（受拉）應變片（2）負（受壓）應變片（3）正、負應變片均可以。
實驗三金屬箔式應變片――全橋效能實驗
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，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，不同的接入鄰邊，當應變片初始阻值：r1＝r2＝r3＝r4，其變化值δr1＝δr2＝δr3＝δr4時，其橋路輸出電壓u03＝keε。
其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。
三、需用器件和單元：同實驗一
四、實驗步驟：
1．感測器安裝同實驗一。
2．根據圖3-1接線，實驗方法與實驗二相同。將實驗結果填入表3-1；進行靈敏度和非線性誤差計算。
圖 3-1全橋效能實驗接線圖
表3-1全橋測量時，輸出電壓與加負載重量值
五、思考題：
1．全橋測量中，當兩組對邊（r1、r3為對邊）電阻值r相同時，即r1＝r3，r2＝r4，而r1≠r2時，是否可以組成全橋：（1）可以（2）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，如圖3-2，如何利用這四片電阻應變片組成電橋，是否需要外加電阻。
圖3-2應變式感測器受拉時感測器圓周面展開圖
一、 實驗目的：了解電容式感測器結構及其特點。
二、 基本原理：利用平板電容c＝εa／d和其它結構的關係式通過相應的結構和測量電路可以選擇ε、a、d中三個引數中，保持二個引數不變，而只改變其中乙個引數，則可以有測穀物乾燥度（ε變）測微小位移（變d）和測量液位（變a）等多種電容感測器。
三、 需用器件與單元：電容感測器、電容感測器實驗模板、測微頭、相敏檢波、濾波模板、數顯單元、直流穩壓源。
四、 實驗步驟：
1、 按圖3－1安裝示意圖將電容感測器裝於電容感測器實驗模板上，判別cx1和cx2時，注意動極板接地，接法正確則動極板左右移動時，有正、負輸出。不然得調換接頭。一般接線：
二個靜片分別是1號和2號引線，動極板為3號引線。
2、 將電容感測器電容c1和c2的靜片接線分別插入電容感測器實驗模板cx1、cx2插孔上，動極板連線地插孔（見圖4－1）。
圖4－1電容感測器位移實驗接線圖
3、 將電容感測器實驗模板的輸出端vo1與數顯表單元vi相接（插入主控箱vi孔），rw調節到中間位置。
4、 接入±15v電源，旋動測微頭推進電容器感測器動極板位置，每間隔0.2mm記下位移x與輸出電壓值，填入表4－1。
表4－1 電容感測器位移與輸出電壓值
5、 根據表4－1資料計算電容感測器的系統靈敏度s和非線性誤差δf。
五、 思考題：
試設計利用ε的變化測穀物濕度的感測器原理及結構？能否敘述一下在設計中應考慮哪些因素？
一、 實驗目的：了解霍爾轉速感測器的應用。
二、 基本原理：利用霍爾效應表示式：uh＝khib，當被測圓盤上裝上n只磁性體時，圓盤每轉一周磁場就變化n次。
每轉一周霍爾電勢就同頻率相應變化，輸出電勢通過放大、整形和計數電路就可以測量被測旋轉物的轉速。
三、 需用器件與單元：霍爾轉速感測器、直流源＋5v、轉動源2－24v、轉動源單元、數顯單元的轉速顯示部分。
四、 實驗步驟：
1、 根據圖5－4，將霍爾轉速感測器裝於感測器支架上，探頭對準反射面內的磁鋼。
圖5－4 霍爾、光電、磁電轉速感測順安裝示意圖
2、 將5v直流源加於霍爾轉速感測器的電源端（1號接線端）。
3、 將霍爾轉速感測器輸出端（2號接線端）插入數顯單元fin端，3號接線端接地。
4、 將轉速調節中的＋2v－24v轉速電源接入三源板的轉動電源插孔中。
5、 將數顯單元上的開關撥到轉速檔。
6、 調節轉速調節電壓使轉動速度變化。觀察數顯表轉速顯示的變化。
五、 思考題：
1、 利用霍爾元件測轉速，在測量上有否限制？
2、 本實驗裝置上用了十二隻磁鋼，能否用乙隻磁鋼？
一、 實驗目的：了解差動變壓器測量振動的方法。
二、 基本原理：利用差動變壓器測量動態引數與測位移量的原理相同。
三、 需用器件與單元：音訊振盪器、差動放大器模板、移相器/相敏檢波器/濾波器模板、測微頭、數顯單元、低頻振盪器、振動源單元（臺面上）、示波器、直流穩壓電源。
四、 實驗步驟：
1、 將差動變壓器按圖3－5，安裝在檯面三源板的振動源單元上。
圖3-5 差動變壓器振動測量安裝圖
2、 按圖3－6接線，並調整好有關部分，調整如下：（1）檢查接線無誤後，合上主控台電源開關，用示波器觀察lv峰－峰值，調整音訊振盪器幅度旋鈕使vop-p=2v（2）利用示波器觀察相敏檢波器輸出，調整感測器連線支架高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。（3）仔細調節rw1和rw2使示波器（相敏檢小波器）顯示的波形幅值更小，基本為零點。
（4）用手按住振動平台（讓感測器產生乙個大位移）仔細調節移相器和相敏檢波器的旋鈕，使示波器顯示的波形為乙個接近全波整流波形。（5）鬆手，整流波形消失變為一條接近零點線。（否則再調節rw1和rw2）激振源接上低頻振盪器，調節低頻振盪器幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動平台振盪較為明顯。
用示波器觀察放大器vo相敏檢波器的vo及低通濾波器的vo波形。
圖3－6差動變壓器振動測量實驗接線圖
3、 保持低頻振盪器的幅度不變，改變振盪頻率（頻率與輸出電壓vp-p的監測方法與實驗十相同）用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰－峰電壓值，記下實驗資料，填入下表3－3
表3－3
4、 根據實驗結果作出梁的振幅――頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，並與用應變片測出的結果相比較。
5、 保持低頻振盪器頻率不變，改變振盪幅度，同樣實驗可得到振幅與電壓峰峰值vp-p曲線（定性）。
注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在自振頻率附近振幅過大。
五、 思考題：
1、 如果用直流電壓表來讀數，需增加哪些測量單元，測量線路該如何？
2、 利用差動變壓器測量振動，在應用上有些什麼限制？
感測器實驗指導書
實驗裝置簡介 一 感測器種類 金屬箔應變片式感測器 半導體應變片 電容感測器 電渦流感測器 霍爾位移感測器 光電感測器 磁電感測器 溫度感測器和濕度感測器等。二 實驗台訊號及顯示部分 1 氣壓裝置 由氣幫浦 氣壓表 流量計 儲氣箱組成。2 低頻振盪器 1 30hz輸出連續可調，vp p值20v，vi...
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長春理工大學光電工程學院 感測與檢測技術 實驗指導書 2006年9月 目錄csy10b型 1 實驗一金屬箔式應變片 單臂電橋效能實驗 1 實驗二箔式應變片三種橋路效能比較 3 實驗三差動變壓器的效能實驗 5 實驗四差動變壓器零殘電壓的補償 7 實驗五差動變壓器的應用 位移測量 8 實驗六差動變壓器的...
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感測技術基礎 實驗指導書 淮陰工學院 計算機工程學院 2010 9 17 目錄實驗一應變片式感測器特性實驗 3 實驗二電容式感測器的位移實驗 13 實驗三差動變壓器的效能實驗 20 實驗四電渦流感測器位移特性實驗 27 實驗五壓電式感測器測振動實驗 32 實驗六線性霍爾式感測器位移特性實驗 36 實...