本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器試驗指導書

傳感器與自動檢測技術

試驗指導書

王莉君范程華

合肥師范學院

電子信息工程學院

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目錄

試驗一應變片單臂電橋的特性試驗…………………2試驗二壓力傳感器的特性試驗………4試驗三試驗四試驗五試驗六試驗七試驗八

差動變壓器的性能試驗………6電容式傳感器的特性試驗……8直流鼓舞時霍爾傳感器的位移特性試驗……10集成溫度傳感器的溫度特性試驗…………11光纖傳感器的位移特性試驗…………………13電子稱的設計試驗……………151

試驗一應變片單臂電橋的特性試驗

一、試驗目的

了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。二、試驗儀器

雙桿式懸臂梁應變傳感器、托盤、砝碼、數顯電壓表、±5V電源、差動放大器、電壓放大器、萬用表三、試驗原理

電阻絲在外力作用下發活力械變形時，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系式為

?R?k??（1-1）R式中

?R為電阻絲電阻相對變化；Rk為應變靈敏系數；

???l為電阻絲長度相對變化。l金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感組件。如圖1-1所示，將四個金屬箔應變片(R1、R2、R3、R4)分別貼在雙桿式懸臂梁彈性體的上下兩側，彈性體受到壓力發生形變，應變片隨懸臂梁形變被拉伸或被壓縮。

圖1-1雙桿式懸臂梁稱重傳感器結構圖

通過這些應變片轉換懸臂梁被測部位受力狀態變化，可將應變片串聯或并聯組成電橋。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R6=R7=R8=R為固定電阻，與應變片一起構成一個單臂電橋，其輸出電壓

U0?E?R/R?（1-2）

1?R41??2RE為電橋電源電壓；

式1-2說明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L=??1?R?100%。2R2

圖1-2單臂電橋面板接線圖

四、試驗內容與步驟

1．懸臂梁上的各應變片已分別接到調理電路面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350Ω。

2．按圖1-2接好“差動放大器〞和“電壓放大器〞部分，將“差動放大器〞的輸入端Ui短接并與地相連，“電壓放大器〞輸出端Uo接數顯電壓表（選擇2V檔），開啟直流電源開關。將“差動放大器〞增益電位器與“電壓放大器〞增益電位器RW4調至最大位置（順時針最右邊），調理調零電位器RW3使電壓表顯示為0V。關閉直流開關電源。（兩個增益調理的位置確定后不能改動）

3．按圖1-2接好所有連線，將應變式傳感器的其中一個應變電阻（如R1）接入電橋與R6、R7、R8構成一個單臂直流電橋。接好電橋調零電位器RW1，直流電源+4V（從主控臺接入），電橋輸出接到“差動放大器〞的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關。電壓放大器的輸出接數顯電壓表。預熱五分鐘。

4．加托盤后調理Rw1使電壓表顯示為零。

5．在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，調理RW4，改變差動放大器的增益，使數顯電壓表顯示為2mV，讀取數顯表數值，保持RE4不變，依次增加砝碼和讀取相應的數顯表值，直到200g砝碼加完，記錄試驗數據填入表1-1。

表1-1重量與電壓數據記錄表重量(g)電壓(mV)6．試驗終止后，關閉試驗臺電源，整理好試驗設備。五、試驗報告

1．根據試驗所得數據計算系統靈敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）；

2．計算單臂電橋的非線性誤差δf1=Δm/yF.S×100％。式中Δm為輸出值（屢屢測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yF·S為滿量程（200g）輸出平均值。

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試驗二壓力傳感器的特性試驗

一、試驗目的

了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理與方法。二、試驗儀器

壓力傳感器、氣室、氣壓表、分壓器、差動放大器、電壓放大器、直流電壓表三、試驗原理

在具有壓阻效應的半導體材料上用擴散或離子注入法，摩托羅拉公司設計出X形硅壓力傳感器，如圖2-1所示，在單晶硅膜片表面形成4個阻值相等的電阻條。將它們連接成惠斯通電橋，電橋電源端和輸出端引出，用制造集成電路的方法封裝起來，制成擴散硅壓阻式壓力傳感器。

擴散硅壓力傳感器的工作原理如圖2-1，在X形硅壓力傳感器的一個方向上加偏置電壓形成電流i，當敏感芯片沒有外加壓力作用，內部電橋處于平衡狀態，當有剪切力作用時，在垂直于電流方向將會產生電場變化E????i，該電場的變化引起電位變化，則在與電流方向垂直的兩側得到輸出電壓Uo。

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