長春理工大學光電工程學院
感測與檢測技術
實驗指導書
2023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應用——振動測量 9
實驗七電容式感測器位移測量實驗 10
實驗八霍爾式感測器位移測量實驗 11
實驗九光纖感測器實驗 12
9-1 位移測量和振動實驗 12
9-2 光纖感測器―轉速測量 13
實驗十衍射光柵柵距的測定 14
實驗十一光柵位移測量 15
實驗十二熱敏電阻測溫實驗 16
實驗十三熱電偶測溫實驗 17
csy2001b型、csy-2000c型感測器系統實驗儀 18
實驗一金屬箔式應變片——單臂電橋效能實驗 18
實驗二金屬箔式應變片三種橋路效能比較 20
實驗三差動變壓器的效能實驗 23
實驗四差動變壓器零殘電壓的補償 25
實驗五差動變壓器的應用——位移測量 26
實驗六差動變壓器的應用——振動測量實驗 27
實驗七、電容式感測器的位移測量實驗 30
實驗八霍爾式感測器位移測量實驗 32
實驗九光纖感測器實驗 33
9-1 位移和振動測量實驗 33
9-2 轉速測量實驗 34
附表： 36
csy10b型
一、實驗目地：
1． 觀察了解箔式應變片的結構及貼上方式。
2． 了解金屬箔式應變片的應變效應。
3． 掌握單臂電橋工作原理和效能。
二、實驗原理：
本實驗說明箔式應變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。
應變片是最常用的測力感測元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地貼上在測試體表面，當測件受力發生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發生相應的變化。通過測量電路，轉換成電訊號輸出顯示。
電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻r1、r2、r3、r4中，電阻的相對變化率分別為
△r1／r1、△r2／r2、△r3／r3、△r4／r4，當使用乙個應變片時，；當二個應變片組成差動狀態工作，則有；用四個應變片組成二個差動對工作，且r1＝r2＝r3＝r4＝r，。
由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。
三、實驗所需部件：
直流穩壓電源（±4v檔）、直流電位器、差動放大器、箔式應變片、雙孔懸臂梁、稱重砝碼（每個重20g）、電壓表。
四、實驗步驟：
1．調零。開啟儀器電源，差動放大器增益置100倍（順時針方向旋到底），「＋、－」輸入端用實驗線對地短路。輸出端接數字電壓表，用「調零」電位器調整差動放大器輸出電壓為零，然後拔掉實驗線。
調零後電位器位置不要變化。
如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對地短路，調整「調零」電位器，使指標居「零」位。拔掉短路線，指標有偏轉是有源指標式電壓表輸入端懸空時的正常情況。調零後關閉儀器電源。
圖 （1）
2．按圖（1）將實驗部件用實驗線連線成測試橋路。橋路中r1、r2、r3、和wd為電橋中的固定電阻和直流調平衡電位器，r為應變片（可任選上、下樑中的一片工作片）。直流激勵電源為 ±4v。
3．確認接線無誤後開啟儀器電源，並預熱數分鐘。
4．調整電橋wd電位器，使測試系統輸出為零。
5．向托盤中放置砝碼，每放置乙個砝碼，記錄一次差動放大器輸出電壓值，直到10個砝碼（200g）加完為止，然後逐個取下砝碼，每取下乙個，記錄一次輸出電壓值，直到托盤上的砝碼個數為零，按下**式記錄資料。
6．重複4、5步驟，再記錄兩組資料。
根據表中所測資料計算靈敏度ku，ku＝△v／△w，計算線性誤差： ，式中為輸出值（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時的輸出電壓值，在座標圖上做出v－w關係曲線。
五、思考題：
1．如何驗證橋路的重複性和遲滯特性？結合上面的v－w關係曲線計算重複性誤差和遲滯誤差？
2．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。
六、注意事項：
1．實驗前應檢查實驗接插線是否完好，連線電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。
2．接插線插入插孔，以保證接觸良好，，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。
3．穩壓電源不要對地短路。
一、實驗目的：
比較半橋、全橋與單臂電橋的不同效能，了解其各自特點。
二、實驗原理：
已知單臂、半橋和全橋電路的∑r分別為△r/r、2△r／r、4△r／r。根據戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等於1/4·e·∑r，電橋靈敏度ku＝v／△r／r，於是對應於單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4e、1/2e和e.。由此可知，當e和電阻相對變化一定時，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關。
三、實驗所需部件
直流穩壓電源（±4v檔）、電橋、差動放大器、箔式應變片、雙孔懸臂梁、稱重砝碼、電壓表。
四、實驗步驟：
1．在完成實驗一的基礎上，不變動差動放大器增益和調零電位器，依次將圖（1）中電橋固定電阻r1、r2、r3換成箔式應變片，分別接成半橋和全橋測試系統。
2．確認接線無誤後開啟儀器電源，並預熱數分鐘。
3．調整電橋wd電位器，使測試系統輸出為零。
4．向托盤中放置砝碼，每放置乙個砝碼，記錄一次差動放大器輸出電壓值，直到10個砝碼（200g）加完為止，按下**式記錄資料。
2．重複3－4步驟，測出半橋和全橋輸出電壓並列表，計算靈敏度。
3．在同一座標上描出三種橋路的v－x曲線，結合實驗一比較三種橋路的靈敏度，並做出定性的結論。
五、注意事項：
1．應變片接入電橋時注意其受力方向，一定要接成差動形式。
2．直流激勵電壓不能過大，以免造成應變片自熱損壞。
六、思考題：
1．如果電橋的相對臂r2=r1，r3=r，而r1r3，r2r，能否構成乙個全橋？
2．半橋測量時兩片不同受力狀態的電阻應變片接入電橋時，應放在：（1）對邊（2）鄰邊
3．橋路（差動電橋）測量時存在非線形誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性（2）應變片應變效應是非線性的（3）調零值不是真正的零。
4．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，如下圖所示，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 （2）
一、實驗目的：
了解差動變壓器的基本結構及原理，通過實驗驗證差動變壓器的基本特性。
二、實驗原理：
差動變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。初級線圈做為差動變壓器激勵用，相當於變壓器的原邊，次級線圈由兩個結構尺寸和引數相同的線圈反相串接而成，相當於變壓器的副邊。差動變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎上的。
其原理及輸出特性見圖（3）
圖（3圖（4）
三、實驗所需部件：
差動變壓器、直流電位器、音訊振盪器、測微頭、示波器。
四、實驗步驟：
1．按圖（4）接線，差動變壓器初級線圈必須從音訊振盪器lv端功率輸出，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/格，第二通道10mv／格。
2．音訊振盪器輸出頻率5khz，輸出值vp－p 2v。
3．用手提壓變壓器磁芯，觀察示波器第二通道波形是否能過零翻轉，如不能則改變兩個次級線圈的串接端。
4．旋動測微頭，帶動差動變壓器銜鐵**圈中移動，從示波器中讀出次級輸出電壓vp－p值，讀數過程中應注意初、次級波形的相位關係。
5．仔細調節測微頭使次級線圈的輸出波形至不能再小，這就是零點殘餘電壓。可以看出它與輸入電壓的相位差約為π／2，是基頻分量。
6．根據**所列結果，畫出vop-p－x曲線，指出線性工作範圍。
五、思考題：
1．用差動放大器測量較高頻率的振幅，如頻率為1khz的振動幅值，可以嗎？差動變壓器測量振動頻率的上限受什麼限制？
2．試分析差動變壓器與普通的電源變壓器有何異同？
六、注意事項：
示波器第二通道為懸浮工作狀態。
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...
感測器實驗指導書
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 r r k 式中 r r為電阻絲電阻相對變化，k為應變靈敏係數，l l為電阻絲...
感測器技術實驗指導書
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...