1、自動檢測技術實驗報告組長： 吳濤濤班 級：電 （1）組員：張貴林：201304170137楊永飛：201304170339韓云亮：201304170111吳濤濤：201304170131實驗一 金屬箔式應變片性能實驗單臂、半橋、全橋電路性能比較一、實驗目的：1 觀察了解箔式應變片的結構及粘貼方式。2 測試應變梁形變的應變輸出。3 比較各種橋路的性能（靈敏度）。二、實驗原理：應變片是最常用的測力傳感元件，當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，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，轉換成電信號輸出顯示。電橋電路是最常見的非電量電測電路

2、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，當使用一個應變片時，；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。根據戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等于1/4 E R，電橋靈敏度，于是對應于單臂、半橋、全橋的電壓靈敏度分別為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，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（檔）、電橋、差動放大器、金屬箔式應變片、測微頭、電壓表。四、實驗接線圖： 圖（1）五、實驗步

3、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，然后拔掉實驗線。調零后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，使指針居“零”位。拔掉短路線，指針有偏轉是有源指針式電壓表輸入端懸空時的正常情況。調零后關閉儀器電源。2、按圖（1）將實驗部件用實驗線連接成測試橋路，單臂橋路中R2、R3、R4和WD為電橋中的固定電阻和直流調平衡電位器，R1為應變片（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵電源為±4V；半橋橋路中R1和R2為箔式

4、應變片，R3、R4仍為固定電阻；全橋橋路中R1、R2、R3、R4全部使用箔式應變片。在接半橋、全橋橋路時應特別注意其應變片的受力方向，一定要接成差動形式。3、調節測微頭，使懸臂梁處于基本水平狀態。4、確認接線無誤后開啟儀器電源，并預熱數分鐘。5、調整電橋電位器WD，使測試系統輸出為零。6、旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下的運動，以水平狀態下輸出電壓為零，向上和向下移動各5mm，測微頭每移動0.5mm記錄一個差動放大器輸出電壓值，并列表。根據表中所測數據計算靈敏度S，S = VX ，并在一個坐標圖上做出V-X關系曲線。比較三種橋路的靈敏度，并作出定性的結論。六、實驗數據分析：實驗所得數據如

5、下表所示：位移mm0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0電壓V（單臂）-0.006-0.011-0.016-0.030-0.038-0.043-0.050-0.060-0.069-0.076電壓V（半橋）-0.015-0.030-0.044-0.060-0.072-0.090-0.102-0.118-0.136-0.152電壓V（全橋）-0.029-0.063-0.093-0.118-0.150-0.182-0.213-0.247-0.282-0.310位移mm-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0電壓V（單臂）0.0140.01

6、90.0260.0330.0450.0520.0600.0660.0760.085電壓V（半臂）0.0190.0340.0500.0650.0800.1020.1200.1380.1550.175電壓V（全橋）0.0330.0660.0980.1360.1700.1980.2300.2610.2930.325根據表中所測數據，在一個坐標圖上做出V-X關系曲線圖，如下圖： 全臂 半臂 單臂根據S=VX，分別計算靈敏度，得：S全=UX =0.00059 S半=UX =0.00044 S單=UX =0.00015實驗結論：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，單臂、半橋、

7、全橋電路的靈敏度依次增大。實驗二 差動螺管式電感傳感器位移測量一、實驗目的：了解差動螺管式電感傳感器位移測量地方法。二、實驗原理： 利用差動變壓器的兩個次級線圈和銜鐵組成。銜鐵和線圈的相對位置變化引起螺管線圈電感值的變化。次級兩個線圈必須呈差動狀態連接，當銜鐵移動時將使一個線圈電感增加，而另一線圈電感減小。三、實驗所需部件：差動變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測微頭。四、實驗步驟：1. 差動變壓器兩個次級線圈組成差動狀態，按圖（6）接線，音頻振蕩器LV端做為恒流源供電，差動放大器增益適度。差動變壓器的兩個線圈和電橋上的兩個固定電阻R組成電橋

8、的四臂，電橋的作用是將電感變化轉換成電橋電壓輸出。2、旋動測微頭使銜鐵在線圈中位置居中，此時L0=L0，系統輸出為零。3、當銜鐵上、下移動時，L0L0，電橋失衡就有輸出，大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵移動方向有關，銜鐵向上移動和向下移動時輸出波形相位相差約1800，由于電橋輸出是一個調幅波，因此必須經過相敏檢波器后才能判斷電壓極性，以銜鐵位置居中為起點，分別向上、向下各位移2mm，記錄V，X值，做出VX曲線，求出靈敏度。圖（6）五、實驗數據分析及結果：位移mm0.000.250.500.751.001.251.501.752.00電壓 V0.005.766.126.426.717.317

9、.458.008.78位移 mm0.00-0.25-0.50-0.75-1.00-1.25-1.50-1.75-2.00電壓 V0.00-5.80-6.08-6.38-6.74-7.27-7.43-7.97-8.82根據所得數據，制得X-U曲線圖如下：根據實驗數據及X-U圖可求得靈敏度： S=U/X=0.00235實驗三 電渦流式傳感器的靜態標定一、實驗目的：了解電渦流傳感器的結構、原理、工作特性。二、實驗原理：電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當線圈中通以高頻交變電流后，與其平行的金屬片上產生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率、導磁率、厚度、溫度以

10、及與線圈的距離X有關。當平面線圈、被測體（渦流片）、激勵源已確定，并保持環境溫度不變，阻抗Z只與X距離有關。將阻抗變化經渦流變換器變換成電壓V輸出，則輸出電壓是距離X的單值函數。三、實驗所需部件：電渦流線圈、金屬渦流片、電渦流變換器、測微頭、示波器、電壓表。四、實驗步驟：1、安裝好電渦流線圈和金屬渦流片，注意兩者必須保持平行。安裝好測微頭，按圖（1）連接好電路，將電渦流線圈接入渦流變換器輸入端。渦流變換器輸出端接電壓表20V檔。2、開啟儀器電源，用測微頭將電渦流線圈與渦流片分開一定距離。此時輸出端有一電壓值輸出。用示波器接渦流變換器輸入端觀察電渦流傳感器的高頻波形，信號頻率約為1MHZ。3、用

11、測微頭帶動振動平臺使平臺線圈完全貼緊金屬渦流片，此時渦流變換器輸出電壓為零。渦流變換器中的振蕩電路停振。4、旋動測微頭使平面線圈離開金屬渦流片，從電壓表開始有讀數起每位移0.25mm記錄一個讀數，并用示波器觀察變換器的高頻振動波形，同時每位移0.25mm從示波器讀出對應的頻率f。將V、f、X數據填入表格，分別作出VX曲線和fX曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。五、實驗數據分析：實驗測得數據如下表所示：X mm0.000.250.500.751.001.251.501.752.002.252.502.753.00U V0.000.891.201.471.762.042.292.542.772.98

12、3.183.383.40f MHz1.211.191.171.161.151.141.131.121.101.051.001.001.00根據所得數據分別繪制U-X和f-X曲線圖如下圖所示：根據曲線圖求出靈敏度： S=UX= 0.001由U-X曲線圖可知線性范圍是： 0.30 mm < X < 2.75 mm六、本實驗注意事項:當渦流變換器接入電渦流線圈處于工作狀態時，接入示波器會影響線圈的阻抗，使變換器的輸出電壓減少，或是傳感器在初始狀態有一死區。實驗四 霍爾式傳感器的直流激勵特性一、實驗目的：了解霍爾式傳感器的結構、工作原理，學會用霍爾式傳感器做靜態位移測試。二、實驗原理：霍爾

13、式傳感器是由兩個環形磁鋼組成梯度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件組成。當霍爾元件通以恒定電流時，霍爾元件就有電勢輸出。霍爾元件在梯度磁場中上、下移動時，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以測得霍爾電勢的大小便可以獲知霍爾元件的靜位移。三、實驗所需部件： 直流穩壓電源、電橋、霍爾傳感器、差動放大器、電壓表、測微頭。 圖（8）四、實驗步驟：1、按圖（8）接線，裝上測微頭，調節振動圓盤上、下位置，使霍爾元件位于梯度磁場中間位置。開啟電源，調節測微頭和電橋WD，使差放輸出為零。上、下移動振動臺，使差放正負電壓輸出對稱。2、上、下移動測微頭各4.0mm，每變化0.5mm讀取相應的電壓值，并記入

14、下表，作出V-X曲線，求出靈敏度及線性。五、實驗所得數據處理及分析：X(mm)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0U（v）0.020.821.782.703.464.214.855.405.97X(mm)0.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0U（v）-0.02-0.79-1.68-2.50-3.20-3.72-4.13-4.44-4.69由上表數據作出U-X曲線圖如下：根據所得數據及圖形求出靈敏度： S=UX=0.0013六、本實驗注意事項：直流激勵電壓須嚴格限定在±2V，絕對不能任意加大，以免損壞霍爾元件。實驗五 光纖傳感器位移、轉

15、速測量一、實驗原理：1、位移測量反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（7）所示，光纖采用Y型結構，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩束，分別作為接收光纖和光源光纖，光纖只起傳輸信號的作用。當光發射器發生的紅外光，經光源光纖照至反射體，被反射的光經接收光纖至光電轉換元件將接收到的光信號轉換為電信號。其輸出的光強決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強的檢測而得到位移量。 圖（7）反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線2、轉速測量當光纖探頭與反射面的相對位置發生周期性變化，光電變換器輸出電量也發生相應的變化，經V / F電路變換，成方波頻率信號輸出。二、實驗所需部件：光纖、光電變換器、

16、低頻振蕩器、示波器、測微頭、反射片、支架、電壓 / 頻率表、測速電機及轉盤。三、實驗步驟：1、觀察光纖結構：本儀器中光纖探頭為半圓型結構，由數百根光導纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。2、裝上光纖探頭，探頭對準鍍鉻反射片（即電渦流平片）。3、光電變換器V0端接電壓表，開啟電源，旋動測微頭，帶動振動平臺，使光纖探頭端面緊貼反射鏡面，此時V0輸出為最小。然后旋動測微頭，使反射鏡面離開探頭，每隔0.25mm取一V0電壓值填入表51，作出U-X曲線。得出輸出電壓特性曲線如圖所示，分前坡和后坡，通常測量是采用線性較好的前坡。4、振動實驗：將測微頭移開，振動臺處于自由狀態，根據U-X曲線選取前坡中

17、點位置好光纖探頭。將低頻振蕩器輸出接“激振”，調節激振頻率和幅度，使振動臺保持適當幅度的振動（以不碰到光纖探頭為宜）。用示波器觀察V0端輸出電壓波形，并用電壓/頻率表讀出振動頻率。5、轉速測量：將光纖探頭轉一角度置于測速電機上方，并調整探頭高度使其距轉盤面1mm左右，光纖探頭以對準轉盤邊緣內3mm處為宜。6、光電變換器F0端分別接電壓/頻率表和示波器DC檔。開啟電機開關，調節轉盤轉速，用示波器觀察輸出波形并讀出頻率。電機轉速=F0端方波頻率÷2（每周兩個方波信號）四、實驗所得數據及數據處理：1、位移測量： 測得數據如下表所示：表51：X00.250.50.751.01.251.51.

18、752.02.252.52.753.03.253.53.754.0U0.441.723.454.986.397.508.408.949.249.289.168.928.558.177.757.326.88根據所得數據作出UX曲線如下：2、振動實驗： 實驗中用示波器觀察V0的如下波形：由頻率表讀出振動頻率為： f = 0.012 KHz = 12 Hz3、轉速測量： 用示波器可以看到輸出波形為方波波形，其頻率為：F=90Hz 計算出電機轉速為： 電機轉速 = F0端方波頻率÷2 = F÷2 = 90÷2 = 45 rad/s五、本實驗注意事項：1、實驗時請保持反射鏡

19、片的潔凈與光纖端面的垂直度。2、光纖勿成銳角曲折。3、光纖探頭在支架上固定時應保持與轉盤面平行，切不可相擦，以免使光纖端面受損。實驗六 熱電式傳感器熱電偶一、 實驗目的：觀察了解熱電偶的結構，熟悉熱電偶的工作特性，學會查閱熱電偶分度表。二、 實驗原理：熱電偶的基本工作原理是熱電效應，當其熱端和冷端的溫度不同時，即產生熱電動勢。通過測量此電動勢即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度（一般固定冷端為室溫或0攝氏度），則另一端的溫度就可知，從而實現溫度的測量。本儀器中熱電偶為銅康銅熱電偶。三、 實驗所需部件：熱電偶、加熱器、差動放大器、電壓表、溫度計（自備）四、 實驗步驟： 1如圖，.差動放大器雙端輸入

20、接入熱電偶，打開電源，差動放大器增益放100倍，調節調零電位器，使差放輸出為零。2.打開加熱器，差動放大器輸出如有微小變化，馬上調節調零電位器再度調零。3.隨加熱器溫度上升，觀察差動放大器的輸出電壓的變化，待加熱溫度不再上升時，記錄電壓表讀數。4.本儀器上熱電偶是由兩只銅康銅熱電偶串接而成，熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計算熱電勢時均應考慮進去。用溫度計讀出熱電偶參考端所處的室溫t1。E（t , t0） = E (t , t1) + E (t1 , t0)實際電動勢 測量所得電動勢 溫度修正電動勢式中E為熱電偶的電動勢，t為熱電偶熱端溫度，t0為熱電偶參考端溫度為0oC，t1

21、為熱電偶參考端所處的溫度。查閱銅康銅熱電偶分度表，求出加熱端溫度t。五、實驗所得數據及數據處理：1、室溫：t1 =25 oC2、溫度不再上升時電壓表讀數為：E=0.175V=175mV測量所得電動勢：E (t , t1)= 175/(100×2)=0.875mV3、查“銅康銅熱電偶分度表”得：E (t1 , t0)= E (25 oC ，0 oC)=0.995mV4、實際電動勢：E（t , t0）= E (t , t1) + E (t1 , t0)=0.875+0.995=1.87mV5、E（t , t0）=1.87mV，查“銅康銅熱電偶分度表”得：t=46 oC實驗體會：經過一個學

22、期的傳感器學習，我了解到了許多曾經我所不知道的知識，在期末進行了傳感器的實驗，讓我對傳感器更進一步的了解。這次是實驗，我們小組對單臂橋，全橋，熱電偶一一進行了實驗。第一次做傳感器的實驗，讓我們這些新手手足無措，不知從何下手，與小組成員一起試探性的連線，試探性的運行，過程中，我們問題百出，不是接線錯誤，就是沒有調零，總是做不出預想的結果。后來只好向老師求救，在老師的幫助下找到原因。然后我們對實驗進行數據的記錄，分析，討論。本次實驗培養了我在實踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力以及培養了良好的工程素質和科學道德，例如團隊精神、交流能力、獨立思考、測試前沿信息的捕獲能力等;提高了自己動手能力，培

23、養理論聯系實際的作風，增強創新意識。在做測試技術的實驗前,我以為不會難做,就像以前做物理實驗一樣,做完實驗,然后兩下子就將實驗報告做完.直到做完測試實驗時,我才知道其實并不容易做在做實驗之前首先是要把課本相關的書籍看一遍，理解透徹。通過這次測試技術的實驗,使我學到了不少實用的知識,更重要的是,做實驗的過程,思考問題的方法,這與做其他的實驗是通用的,真正使我們受益匪淺.總之，實驗不僅能 提高我們的動手能力，而且也是我們走向社會必須面臨的挑戰，都需要我們的動手能力。楊永飛本學期我們傳感器實驗做了我們做了金屬箔式應變片：單臂、半橋、全橋比較實驗，Pt100，AD590，霍爾元件，電渦流元件等的相關實

24、驗。在 此次試驗中心得也比較多，自然學到的東西也有很多，剛開始做實驗的時候，由于自己的理論知識基礎不好，在實驗過程遇到了許多的難題，也使我感到，論知識的重要性。實驗中我學會了單臂單橋、半橋、全橋的性能的驗證;用振動測試的方法，實驗過程中培養了我在實踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力以及培養了良好的工程素質和科學道德，例如團隊精神. ，以及我們的想法和知識有什么不全的地方，給予我們一些指導，糾正一些錯誤的問題。在老師和同學的幫助下，我們小組最后也做出來了，并對我們所測的數據進行了紀錄，分析，計算，由于一些原因，我們所測的數據與預想有一定的誤差。不過，這次實驗，加深了我所學的傳感器的基礎知識，培養了我們動手操作，分析和解決實際問題的能力，使我們初步掌握了測試技術的基本方法，為以后的學習