传感器实训指导书.docx

扬州高等职业技术学校实训指导书2011— 2012 学年 第二学期课程名称传感器 课程类别实训 专 业 模 具授课班级 10205授课教师胡冯仪《传感器》实训指导书实验一、YL-CG20O3型传感器实验台仪器的使用一、电源部分1•总电源空气式带漏电保护开关切换整个实验台的单相220V电源，额定电流最大为3A,安 全可靠2. 指示灯—电源插入电网后即亮，表示实验台已接入电源3. AC220输出双路多功能插座可输出220V单相电源，功率不大于300W二、温度控制部分1. 温度控制仪面板说明(1) 将K型热电偶接入主控箱面板温度中的Ei (+、-)标准值插孔中，合上热源开关 仪表将首先按A、B、C程序自检2. 通过切换开关可控制直流电压表输入端当为内接输入位置可测量指示 2V-15V 直流稳压 输出电压外接输入分两档0-2V或0-20VA、 所有数码管及所有指示灯全部点亮，用来检测发光系统是否正常，此时如发现有不能点 亮的发光文件，请停止使用该仪表送修B、 PV窗口显示“TYPE”，SV窗口显示仪表目前所应配输入类型C、 显示仪表的控制范围，SV窗口显示下限测量控制值，PV窗口显示上限控制值。

2) 仪表进行完以上三步自检后，即投入正常测控状态，上排 PV 窗口显示测量值，下排 SV 窗口设定值3) 要想修改设定值，请在正常显示方式下，按一下SET键，PV窗口显示，“SP”，SV窗口显 示已设置的值，此时按▲键向上调节设定值，按键▼向下调节设定值2. 温控仪电源开关—控制整个温控部分电源开或关1) 指示灯一亮表示电源部分总电源开关已打开，实验仪在工作2) 温控传感器输入插口 一通过JK插头与9号温度实验模块E型热电偶连接用3) 加热源电源输出端一可提供20V交流5A功率电源与9号实验模块电源输入端进行加热 温控控制温度精度土 1°C三、数显单元和2V〜15V直流电源部分11. 直流电压显示为3 2数字电压表读数V2•通过切换开关可控制直流电压表输入端当为内接输入位置可测量指示2V-15V直流稳压 输出电压外接输入分两档0-2V或0-20V3. 外接电压输入 V 、 V 端子表示输入电压正端和负端 -4.2V-15V稳压源调节电位器可调节输出电压从2V至15V连续可调5.2V-15VDC稳压输出端V正端输出，V为负端输出 -四、恒流源输出11. 可调恒流源电流表为32数字电流表读数mA。

2. 电流调节电位器可从0.5mA至10mA连续调节3•直流输出端子I、I分别为正端、负端 -五、 15针输出口 通过排插可快捷将以下电压信号送入实验模块内1. 本插座内接土2V〜±10V电压源2.400Hz—10KHz 交流振荡电源3. ±15V 电压六、 232 口1. 将采集信号通讯口接入计算机串口实现上位机数据采集七、 数据采集部分1•检测数据显示屏为4位半数字液晶显示，读数mV,最大输入20000mV，精度为土0.5%2. 复位钮为机内复位按钮3•采样输入V、V分别为正端输入和负端输入i + i -八、 ±15V、±2V〜±10V电源部分1. +15V、-15V输出端，最大电流0.3A，误差土3%2•电压调节开关将土2V、±10V分五档分别为土2V、±4V、±6V、±8V、±10V五档3•可调电压源输出端V、V分别为正端和负端电流最大0.2A，精度0.5%, 0.2A满载+ -时精度不低于±1%九、 频率部分1•频率显示屏由五位数码管组成最大显示99999Hz,精度±3%2. 选择开关控制频率计输入端，使它分接外频率，低频振荡器 1，音频振荡器 2，当外接进可作 频率表使用时，被测信号最小不低于0.5Vp-p，最大20Vp-p，内接低频，则显示1Hz-30Hz，接音 频时，则指示400Hz-10KHz振荡器频率。

十、低频振荡器部分1. 频率调节电位器可调振荡频率从1Hz-30Hz2. 幅度调节一可从 0-25Vpp 连续可调3•输出端子V0另一端接地十一、音频振荡部分1. 频率调节电位器可调振荡频率从400HZ-10KC，精度±5%2. 幅度调节一可从 0-25Vpp 连续可调3.0°输出，正相输出端 4.180°输出，反相输出端实验一 评分表考核项目配分评分标准得分实验台的使用20分电源部分使用不正确扣20分20分温度部分使用不正确扣20分10分数显单兀的使用，不正确扣20分10分RS232串口与电脑的连接，接线错 误扣10分20分通过数显单兀，并能应用电脑 RS232串口或2V〜15V直流电源部 分调试出所需电压接线错误一 处扣5分，不能调试出读数扣10 分安全文明生产10分违反安全文明生产规范扣5-10分课堂表现10分违反课堂纪律扣10分，情节严重者当天成绩按0分计算总评实验二、单臂电桥性能实验一、实验目的 了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况二、实验原理 电阻应变式传感器是一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变 化的传感器，此类传感器主要是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

通过一定的 机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过 测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出可用于能转化成变形的各种非电物理 量的检测，如力、压力、加速度、力矩和重量等，在机械加工、计量和建筑测量等行业应用十分 广泛提问1：什么是电阻应变效应？ 所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变的同 时其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”以圆柱形导体为例：设 其长为L、半径为r、材料的电阻率为卩时其电阻R为（根据电阻的定义式）1-1)当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率卩的变化为dL, dA, dp相应的电阻 变化为dR提问2：电阻应变式传感器基本结构？ 电阻应变式传感器主要由引出线、电阻丝、基底和面胶四个部分组成引出线作为连接测量导线用，对测量精度至关重要； 电阻丝也叫敏感栅，是应变片的转换元件，是这类传感器的核心构件；黏结剂的作用是将电阻丝 与基底粘贴在一起； 基底是将传感器弹性体的应变传送到敏感栅上的中间介质，并起到在电阻丝和弹性体之间的绝缘 作用和保护作用；面胶或叫覆盖层，是一层薄膜，起到保护敏感栅的作用。

提问3：电阻应变式传感器检测原理？电阻应变片直接感受到的是构件的应变或应力，测量时必须把应变片粘贴在机械的弹性体 上，当外力作用到弹性体元件上时，弹性体被压缩或拉伸，即产生微小的机械变形，粘贴在弹性 体上的应变片感受到应力o的作用，根据材料力学中的虎克定律可知：应恶与应力o成正比， 即：s=oE又由应变效应可知应变片的应变£与其电阻值的相对变化率dR/R成正比，以此实现 对微小的机械变量的检测电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻 应变效应的关系式为：△ R/R=K£式中：△ R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数， £ =△ L/L为电阻丝长度相对变化金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元 件，通过它转换被测部位受力状态变化电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电 压反映了相应的受力状态对单臂电桥输出电压 Uo1= EK£ /4提问4：电桥电路？ 为将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为 其测量电路电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优 点。

能较好地满足各种应变测量要求，因此在应变测量中得到了广泛的应用电桥电路按辅助电源分有直流电桥和交流电桥，由于直流电桥的输出信号在进一步放大时易 产生零漂，故交流电桥的应用更为广泛直流电桥只用于较大应变的测量，交流电桥可用于各种 应变的测量电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小，双臂输出是单 臂的两倍，全桥工作时的输出是单臂时的四倍因此，为了得到较大的输出电压或电流信号一般 都采用双臂或全桥工作三、实验器材1 号金属箔式应变片传感器实验模块、14 号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、 20 克砝码（10个）、±15V电源、±2V电源、快捷插座四、实验步骤1、观察 1 号实验模块并把开关设置成单臂模式 应变式传感器已装于 1 号金属箔式应变片传感器实验模块上，传感器中各应变片已接入模板的下方的R1、R2、R3、R4，加热丝也接于1号实验模块上，可用万用表进行测量判别， R1=R2=R3=R4=1kQ，加热丝阻值为25Q左右，开关K1、K2、K3接在1号实验模块的右侧，按 照表格中的提示把开关设置成单臂模式2、 差动运算放大器放大倍数设定及零点的调节① 接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块土 15V电源或者（从实验台可快捷插 座一次接入），检查无误后，合上电源开关，实验模块土 15V指示灯亮。

② 将14号实验模块增益电位器调节大致在W3 35左右、W4 100左右，再进行差动放大器调丿 二,零调整方法：将14号实验模块输入端（V. +）与（V.-）与地短接，V2输出端与实验台面板上的数in in o2显表外接输入端量程为0~2V中的V+相连，（注：要把旋钮打到2V档），调节14号实验模块上调 零电位器W5、W6使数显表显示为零，关闭实验台电源563、 1号实验模块接上9V电源重新调零1号实验模块9V接实验台+9V，GND与-9V相连，并连接线一端与1号实验模块相连，另 一端与14号实验模块输入端JK1相连检查无误后，合上实验台电源开关，重新微量调节14号 实验模块 W5 、 W6 ，使数显表显示为零564、 连接计算机数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入将计算机RS232 口接实验台面板RS232输出口； 实验台面板RS232输出口的V+与数显表V+相连；实验台面板RS232输出口的V-与数显表V-相 连5、 放砝码并记录数据在秤盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表值，直到200g 砝码加完记下实验结果填入表中重量(g)20406080100120140160180200电压(mv)实验二 评分表考核项目配分评分标准得分单臂性能实验40分线路连接错误一处扣5分20分记录实验数据，数据不正确扣10-20 分10分线路连接规范整齐，否则扣10分安全文明生产10分违反安全文明生产规范扣5-10分课堂表现20分违反课堂纪律扣20分，情节严重者当天成绩按0分计算总评实验三、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、实验原理 不同受力方向的两只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 应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02 = EK£ /2三、实验器材1 号金属箔式应变片传感器实验模块、14 号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20 克砝码（1。