传感器与工程测试技术实验指导书

传感器与工程测试技术实验指导书内容摘要：

14 实验 四 压阻式压力传感器的压力测量实验 一、实验目的 了解扩散硅压阻 式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、实验内容 扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 三 、实验 仪器 压力源（已在 主控台 ）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源177。 4V、177。 15V。 四 、实验 原理 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出 P型或 N型电阻条，接成电桥。 在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 五、实验注意事 项 气源平时应关闭，以免影响其它电路工作，胶管尽量避免油污，以免造成老化破损。 注意压力传感器的接法： 红色引线接 Vs；黑色引线接地线；黄色引线接 Vo＋；蓝色引线接 Vo－。 六、实验步骤 根据图 4－ 2 连 接管路和电路， 主控台 内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计在主控 台 内部已经 接好。 实验时只需将 白 色气压软管一端插入 主控台 面板 的隔板接头中，另一端插入压力传感器的气嘴中。 本实验模板连接见图 4－ 2，压力传感器有 4端： 红色引线接 Vs； 黑色引线 接地线 ；黄色引线接 Vo＋；蓝色引线接 Vo－。 实验模板上 RW2 用于调节零位， RW1 可调放大倍数，按图 4－ 1 接线，模板的放大器输出 Vo2引到 主控台 数显表的 Vin插座。 将显示选择开关拨到 2V档，反复调节 RW2（ RW1旋到满度的 1／ 3）使数显表显示为零。 先松开流量计上端出气口调气阀的旋钮，开通流量计。 合上 主控台 上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子在向上浮起悬于玻璃管中。 逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度，观察数显表显示电压的 传感器与工程测试技术实验指导书 15 正、负，若为负值则对调传感器差放 的正负输入 接法 互换。 仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使压力显示在 6－ 15KP 之间每上升1KP分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于下表： P(KPa) 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 V（ v） 计算本系统的灵敏度和非线性误差。 图 4－ 1 压阻式压力传感器测量系统 传感器与工程测试技术实验指导书 16 图 4－ 2 压力传感器压力实验接线图 七、 实验报告 在实验报告中填写《实验报告 四 》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 八、 实验思考题 如何 将本实验装置作为一个压力计。 传感器与工程测试技术实验指导书 17 实验 五 差动变压器的性能 实验 一、实验目的 了解差动变压器原理及工作特性。 二、实验内容 验证变压器式电感传感器的原理和工作特性。 三、 实验 仪器 差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源（音频振荡器）、直流电源、万用表。 四、实验原理 差动变压器由一只初级线圈和二只次 级 线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。 当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（ 同名端连接），就引出差动输出。 其输出电势反映出被测体的移动量。 五、实验注意事项 注意传感器引线的接法 ：红线接 1号端子；黑线接 2号端子；蓝线接 3号端子；绿线接 4号端子；黄线接 6号端子。 六、实验步骤 根据图 5－ 1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。 传感器与工程测试技术实验指导书 18 图 5－ 1 差动变压器 安装示意图 将传感器引线插头插入实验模板的插座中，在模块上按 5－ 2接线， 2接示波器第一通道， 4 接示波器第二通道。 音频振荡器信号必须从 主控台 中 Lv 端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为 4—— 5KHz（可用 主控台 的频率表 Fin来监测）。 调节输出幅度 为峰－峰值 Vp－ p＝ 4V（可用示波器监测）。 图 5－ 2 双线示波器与差动变压器连线示意图 旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－峰值 Vpp 为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从 Vpp最小开始旋动测微头，每隔 从示波器上读出输出电压 Vpp 值，填入下表 ，再由 Vpp最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。 X(mm) V(mv)pp 实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。 根据表 中数据 画出 Vopp－ X 曲线，作出量程为 177。 1mm、 177。 3mm 灵敏度和非线性误差。 七、 实验报告 在实验报告中填写《实验报告 五 》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 八、 实验思考题 试分析差动变压器与一般电源变压器的异同。 1235 6音频振荡器4~5KHZVPP4V接示波器第一通道接示波器第二通道L2L3L1** 传感器与工程测试技术实验指导书 19 实验 六 电容式传感器的位移实验 一、 实验目的 了解电容式传感器结构及其特点。 二、实验内容 电容传感器用于位移测量。 三、 实验 仪器 电容传感 器、电容传感器实验模板、测微头 、数显单元、直流稳压源。 四、 实验原理 利用平板电容 C＝ε A／ d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、 A、 d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ε变）测微小位移（变 d）和测量液位（变 A）等多种电容传感器。 五、 实验注意事项 电容传感器 两根黄色引线接电容模块 插孔 插孔 2；黑色引线接 插孔 3。 六、实验步骤 按图 6－ 1将 电容传感器 装于电容传感器实验模板上。 图 61 电容传感器安装示意图 传感器与工程测试技术实验指导书 20 按图 6－ 2将 电容 传感器引线插头插入实验模板的插座中（ 电容传感器 两根黄色引线接电容模块插孔 插孔 2；黑色引线接插孔 3）。 图 6－ 2 电容传感器实验接线图 将电容传感器实验模板的输出端 Vo1 与数显表单元 Vin 相接（插入 主控台Vin孔）， RW调节到中间位置，显示选择置于“ 2V”档。 电容模块 接入177。 15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板 至中间 位置，使 电压数显 表 显示为 最小值。 旋动测微头， 每间隔 X与输出电压值，填入下表： X(mm) V(v) 根据上表数据计算电容传感器的系统灵敏度 S和非线性误差δ f。 七、实验报告 在实验报告中填写《实验报告 六 》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 八、 实验思考题 本 实验 中的电容传感器是什么结构。 该结构 有什么特点。 传感器与工程测试技术实验指导书 21 实验 七 直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的 了解霍尔式传感器的原理与特性。 二、实验内容 利用霍尔式传感器的特性在 直流激励下测量静态位移。 三、 实验仪器 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源、测微头、数显单元。 四、 实验原理 根据霍尔效应，霍尔电势 UH＝ KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。 五、实验注意事项 请务必断电连线，否则极易烧坏霍尔传感器。 注意霍尔传感器引线的接法 ：红线插入插孔 1；黑线插入插孔 3；蓝线插入插孔 2； 黄 线插入插孔 4。 六、实验步骤 将霍尔传感器按图 7－ 1安装。 霍尔传感器与实验模板的连接按图 7－ 2 进行。 将模块右上角＋ 15V、－ 15V、地和主控台上的＋ 15V、－ 15V、地 用导线相连。 将 主控台上的 电压选择置于 177。 4V档，并将 177。 4V引入到模块中，连线图如 7－ 2 所示。 将传感器的引线插入插孔中，红线插入插孔 1；黑线插入插孔 3；蓝线插入插孔 2；黄线插入插孔 4。 开启电源， 电压表选择置于 2V 档。 调节 RW1 使数显表显示最小，进一步调节测微头 使数显表显示为最小值。 此值为最小不等位电势 （约为几百个毫伏）。 传感器与工程测试技术实验指导书 22 图 7－ 1 霍尔传感器安装示意图 图 7－ 2 霍尔传感器位移 —— 直流激励实验接线图 旋转测微头，使其偏离最小不等位电势，直到电压表的值有明显 变化开始计数。 即旋转测微头 ， 每转动 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表： X(mm) V(v) 根据上表 作出 V－ X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 七、实验报告 在实验报告中填写《实验报告 七 》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 八、实验思考题 霍尔传感器的特点。 传感器与工程测试技术实验指导书。