电子15级传感器实验指导书

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1、实验一电容式传感器位移特性实验一、实验目的了解电容传感器的结构及特点。二、实验仪器电容传感器、电容变换器、测微头、V/F表三、实验原理电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理：(1-1).S~d~d式中，S为极板面积，d为极板间距离，£。为真空介电常数，J为介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S、d或5发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化

2、。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介电常数的变介电常数式。这里釆用变面积式，如图两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。通过处理电路将电容的变化转换成电压变化，进行测量。下級板上板板1图1-1电容传感器内部结构示意图四、实验内容与步骤1.电容传感器已经按图1-2安装在实验台。支架图1・2电容传感器安装示意图电容传感器电容变换器UoO2图1-3电容传感器

3、接线图1.将底面板上“电容传感器”与“电容变换器”相连，“电容变换器的输出接到V/F表（选择V、2V档）。（注：此处应选用三根相同长度的实验导线，而且越短越好。）2.打开“直流电源”开关。调节"电容变换器”的增益调节电位器到中间位置，调节螺旋测微器使得V/F表显示为0o（增益调节电位器确泄后不能改动）4•调节螺旋测微器推进电容传感器的中间极板（内极板）上下移动，每隔0.2mm将位移值与V/F表的读数填入表l-lo表1-1X(mm)・0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8u（v）五、实验报

4、告1.根据表1-1的数据作做出电压一位移曲线。2.试分析电容传感器转接电容变换器的导线为什么要长度一致。实验二金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、实验仪器双杆式悬臂梁应变传感器、V/F表、直流稳压电源（±4V）、差动放大器、电压放大器、万用表（自备）三、实验原理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(2-1)电阻应变效应的关系式为~R~式中等为电阻丝电阻相对变化;£为应变系数;£=〒为电阻丝长度相对变

5、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。如图2-1所示，将四个金属箔应变片（Rl、R2、R3、R4）分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化,可将应变片串联或并联组成电桥。如图2・2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压EMUR…、Uq=—-(2-2)04,1a/?]2RE为电桥电源电压；式2・2表明单臂电桥蹄为非线性，非线性误差为L

6、=4~100%。图2-2单臂电桥面板接线图四、实验内容与步骤1.悬臂梁上的各应变片己分别接到而板左上方的Rl、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，Rl=R2=R3=R4=350Qo2.按图2-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接V/F表（选择V,200mV档），开启直流电源开关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使V/F表显示为零。关闭“直流电

7、源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动）3.按图2・2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输111接V/F表。预热两分钟。（直流稳压电源的GND1要与放大器共地）4.将千分尺向下移动，使悬臂梁处于平直状态，调节RM1使V/F表显示为零（选择V,200mV档）。5.移动千分尺向下移0.5mm,读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm读取相应的数显表值，直到向下移动5mm,记录实验数据填入

8、表表2・1位移（mm）0.511.522.533.544.55电压（mV）6.实验结束后，将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，关闭实验台电源，整理好实验设备.五、实验报告根据实验所得数据绘制出电压一位移曲线，并计算其线性度。2.根据实验内容试设计一种电子秤。六、注意事项实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程饺小。因此，加在传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！实验三湿敏传感器实验一、实验目的了解湿敏传