实验一电阻应变式传感器实验
一．实验目的
1． 熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用
2． 比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度
3． 比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度
4． 通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理
二．实验内容
1． 单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路，
2． 半导体应变式传感器位移测量电路。
三．实验步骤
1．调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。
如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。
2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。
图（1）
测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。
3．接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。
1． 旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零起点，向上和向下移动各6mm，测微头每移动1mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。
2． 计算各种情况下测量电路的灵敏度S。
S＝△U／△x
表1 金属箔式电阻式应变片单臂电桥
表2 金属箔式电阻式应变片双臂电桥
表3 半导体应变片双臂电桥
实验二移相器与相敏整流器
一．实验目的
通过本次实验了解并掌握感测技术中常用的信号处理电路的组成与功能。
1、熟悉由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。
2、熟悉相敏检波器的工作原理及其使用方法。
3、观测移相电路的功能及其使用方法。
4、熟悉相敏检波器在检测技术中的运用。
5、进一步熟悉并掌握常用电子测量仪器的运用。
二．实验内容
1、移相器的功能检测
2、移相器的频率特性检测
3、移相器李沙育图形观测
4、相敏检波器的直流控制功能检测
5、相敏检波器的交流控制功能检测
6、相敏检波器检幅特性测量
7、相敏检波器的鉴相特性
三．实验原理
下图为移相器电路示意图。
相敏检波电路如下图所示：图中①为输入信号端，③为输出端，②为交流参考电压电输入端，④为直流参考电压输入。
当②、④端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D和J处于开关状态，从而把①端输入的正弦信号转换成半波整流信号。
四．实验步骤
1．将音频振荡器频率、幅度旋钮居中，输出信号（0°或180°均可）。接相敏检波器输入 端。
2．将直流稳压电源+2V档输出电压（正或负均可）接相敏检波器④端。
3．示波器两通道分别接相敏输入、输出端，观察输入、输出波形的相位关系和幅值关系。
4．改变④端参考电压的极性，观察输入、输出波形的相位和幅值关系。由此可以得出结论：当参考电压为正时，输入与输出同相，当参考电压为负时，输入与输出反相。
5．将音频振荡器0°端输出信号送入移相器输入端，移相器的输出端与检敏检波器的参考 输入端②连接，相敏检波器的信号输入端接音频0°输出。
6．用示波器两通道观察附加观察插口⑤、⑥的波形。可以看出，相敏检波器中整形电路的 作用是将输入的正弦波转换成方波，使相敏检波器中的电子开关能正常工作。
7．将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通输出端接数字电压表20V档。
8．示波器两通道分别接相敏检波器输入、输出端。
9．适当调节音频振荡器幅值旋钮和移相器“移相”旋钮，观察示波器中波形变化和电压表 电压值变化，然后将相敏检波器的输入端改接至音频振荡器180°输出端口，观察示波 器和电压表的变化。
由上可以看出，当相敏检波器的输入信号与开关信号同相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表指示正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整流波形，电压表指示负极性的最大值。
五．实验数据
实验三 电涡流式传感器实验
一、实验目的：
1.了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
2.通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。
3．通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。
4．了解电涡流传感器在静态测量中的应用。
5．了解电涡流传感器的实际应用。
二、实验电路图及原理：
图(1)
电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
三、实验所需部件：
电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、三种金属涡流片。
四、实验步骤：
1．按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。
2．旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5mm用电压表读取变换器的输出电压，将数据填入表1。
3．分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。
4．将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面0.5～1.0mm处，注意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。
5．涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式得到：电机转速＝频率表显示值/金属转盘等分值×2 （本实验中等分值为4）
五、实验数据及分析:
表1 电涡流传感器对铁片的输出特性
表2 电涡流传感器对铜片的输出特性
表3 电涡流传感器对铝片的输出特性
实验四 热电式传感器――热电偶
一、实验目的：
观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。
二、实验原理：
热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或0℃），则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。CSY系列实验仪中热电偶为铜一康铜（T分度）和镍铬-镍硅（K分度）。
三、实验所需部件：
热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）
四、实验步骤：
1．打开电源，差动放大器增益放100倍，调节调零电位器，使差放输出为零。
2．差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输出调零。
3．随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不再上升时（达到相对的热稳定状态），记录电压表读数。
4．本仪器上热电偶是由两支铜－康铜热电偶串接而成，（CSY10B型实验仪为一支K分度热电偶），热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。
E（t , to）=E（t , t1）+ E（t1 , to）
实际电动势 测量所得电势 温度修止电动势
式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，to为热电偶参考端温度为0℃，t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜－康铜热电偶分度表，求出加热端温度t。
5.CSY10B型实验仪的K分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示℃温度值。
五、注意事项：
因为仪器中差动放大器放大倍数≈100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值。
K分度热电偶
铜―康热电偶分度 （自由端温度0℃）
六．实验结果
测得数据为1.4mv，假定实验室的室温为23摄氏度，查表可得为0.914。则1.4+0.914＝2.314V，查表得温度为56°C
实验八 热敏式温度传感器测温实验
一、实验原理：
用半导体材料制成的热敏电阻具有灵敏度高，可以应用于各领域的优点，热电偶一般测高温线性较好，热敏电阻则用于200℃以下温度较为方便，本实验中所用热敏电阻为负温度系数。温度变化时热敏电阻阻值的变化导致运放组成的压/阻变换电路的输出电压发生相应变化。
二、实验所需部件：
热敏电阻、温度变换器、电压表、温度计（可用仪器中的P－N结温度传感器或热电偶作测温参考）。
三、实验步骤：
1．观察装于悬臂梁上封套内的热敏电阻，将热敏电阻接入温度变换器Rt端口，调节“增益”旋钮，使加热前电压输出Vo端电压值尽可能大但不饱和。用温度计测出环境温度To 并记录。
2. 打开加热器，观察温度的温升和温度变换器Vo端的输出电压的变化情况，每升温1℃记录一个电压值，待电压稳定后记下最终温度T。
电压稳定时的温度为34，此时电压为1.536V
求出灵敏度S。 S＝△V／△T=0.028
3．负温度系数热敏电阻的电阻温度特性可表示为：
Rt ＝ Rto exp Bn (1/T – 1/To)
式中Rt、Rto分别为温度T、To时的阻值，Bn为电阻常数，它与材料激活能有关，一般情况下，Bn=2000~6000K，在高温时使用，Bn值将增大。
第二篇：学生实验报告8
学生实验报告
年 月 日