現(xiàn)代檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R/R=K式中R/R為電阻絲的電阻相對(duì)變化值，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，用它來(lái)轉(zhuǎn)換被測(cè)部位的受力大小及狀態(tài)，通過(guò)電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，對(duì)單臂電橋而言，電橋輸出電壓，U01=EK/4。（E為供橋電壓）。三、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼（每只約20g）、數(shù)顯表、&#

2、177;15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、根據(jù)圖（1-1），應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標(biāo)志端。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=1K，加熱絲阻值約為50左右。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零，方法為：接入模板電源±15V（從主控箱引入），檢查無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逶鲆嬲{(diào)節(jié)電位器Rw3順時(shí)針調(diào)節(jié)到大致中間位置，將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器RW4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的

3、切換開(kāi)關(guān)打到2V檔），完畢關(guān)閉主控箱電源。3、參考圖（1-2）接入傳感器，將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作為一個(gè)橋臂，它與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7在模塊內(nèi)已連接好），接好電橋調(diào)零電位器Rw1，接上橋路電源±4V（從主控箱引入），檢查接線無(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，先粗調(diào)節(jié)Rw1，再細(xì)調(diào)RW4使數(shù)顯表顯示為零。 4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應(yīng)的數(shù)顯表數(shù)值，記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表（1-1）。表1-1：?jiǎn)伪蹨y(cè)量時(shí)，輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系：重量（g）電壓（mV）5、根據(jù)表（1-1）計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S：

4、S=V/W（V為輸出電壓平均變化量；W重量變化量），計(jì)算非線性誤差：f1=m/yF·S×100%，式中m為輸出電壓值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大電壓偏差量：yF·S為滿量程時(shí)電壓輸出平均值。五、思考題：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作為橋臂的電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：A、正（受拉）應(yīng)變片；B、負(fù)（受壓）應(yīng)變片；C、正、負(fù)應(yīng)變片均可以。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點(diǎn)。二、基本原理：不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓U02=EK/2，比單臂

5、電橋靈敏度提高一倍。三、需用器件與單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、保持實(shí)驗(yàn)（一）的各旋鈕位置不變。2、根據(jù)圖1-3接線，R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片。接入橋路電源±4V，先粗調(diào)Rw1，再細(xì)調(diào)Rw4，使數(shù)顯表指示為零。注意保持增益不變。3、同實(shí)驗(yàn)一（4）步驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表1-2，計(jì)算靈敏度S=V/W，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)值變化很小或不變化，說(shuō)明R2與R1為受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變片，應(yīng)更換其中一片應(yīng)變片。表1-2，半橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系重量（g）電

6、壓（mV）五、思考題：1、半橋側(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片在接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：A對(duì)邊？B鄰邊的位置？2、橋路測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋篈電橋測(cè)量原理上存在非線性誤差？B應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的？C零點(diǎn)偏移？實(shí)驗(yàn)三金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、基本原理：全橋測(cè)量電路中，將受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，?yīng)變片初始阻值是R1= R2= R3=R4，當(dāng)其變化值R1=R2=R3=R4時(shí)，橋路輸出電壓U03=KE，比半橋靈敏度又提高了一倍，非線性誤差進(jìn)一步得到改善。三、需用器件和單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、保持實(shí)驗(yàn)（二）的各旋

7、鈕位置不變。2、根據(jù)圖1-4接線，將R1、R2、R3、R4應(yīng)變片接成全橋，注意受力狀態(tài)不要接錯(cuò)調(diào)節(jié)零位旋鈕Rw1，并細(xì)調(diào)Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-3；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。表1-3，全橋測(cè)量時(shí),輸出電壓與負(fù)載重量的關(guān)系重量（g）電壓（mV）五、思考題：1、全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊(R1、R3)電阻值相同時(shí)，即R1= R3, R2= R4,而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：A可以，B不可以。2、某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。實(shí)驗(yàn)十四電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫?/p>

8、解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、基本原理：利用平板電容C=A/d的關(guān)系,在、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可使電容的容量（C）發(fā)生變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路，將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量，則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用第種電容傳感器，是一種圓筒形差動(dòng)變面積式電容傳感器。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖3-1將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?、將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

9、板，實(shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖4-1。3、將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆薞01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。4、接入±15V電源，將測(cè)微頭旋至10mm處，活動(dòng)桿與傳感器相吸合，調(diào)整測(cè)微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測(cè)量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動(dòng)測(cè)微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值（V），填入表4-1。將測(cè)微頭回到10mm處，反向旋動(dòng)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。表4-1：電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系X（mm）0V（mV）最小5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤差來(lái)源。五、思考題：試設(shè)計(jì)一個(gè)利用的變化測(cè)谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在

10、設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)十四 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、基本原理： 利用平板電容C=A/d的關(guān)系,在、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可使電容的容量（C）發(fā)生變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量，則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用第種電容傳感器，是一種圓筒形差動(dòng)變面積式電容傳感器。三、需用器件與單元： 電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、按圖3-1將

11、電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?、將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，?shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖4-1。3、將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆薞01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。4、接入±15V電源，將測(cè)微頭旋至10mm處，活動(dòng)桿與傳感器相吸合，調(diào)整測(cè)微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測(cè)量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動(dòng)測(cè)微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值（V），填入表4-1。將測(cè)微頭回到10mm處，反向旋動(dòng)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。表4-1：電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系X（mm）0V(mV)最小 5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤

12、差來(lái)源。五、思考題：試設(shè)計(jì)一個(gè)利用的變化測(cè)谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)十六 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式位移傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解霍爾式位移傳感器原理與應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，保持KH、I不變，若霍爾元件在梯度磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，且B是線性均勻變化的，則霍爾電勢(shì)UH也將線性均勻變化，這樣就可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元： 霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、線性霍爾位移傳感器、直流電源±4V、15、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝。霍爾傳感器與實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓倪B接按圖5-2進(jìn)行。、為電源±4，、為

13、輸出,R1與之間聯(lián)線可暫時(shí)不接。2、開(kāi)啟電源，接入±15V電源，將測(cè)微頭旋轉(zhuǎn)至0mm處，移動(dòng)測(cè)微頭使圓形磁鋼頂住霍爾傳感器，擰緊測(cè)量架頂部的固定螺釘。接入R1與之間的聯(lián)線，調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯電壓表指示為零（數(shù)顯表置2V檔）。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，并將讀數(shù)填入表5-1， 表5-1：霍爾式位移傳感器位移量與輸出電壓的關(guān)系：X（mm）V(mV)4、根據(jù)V-X曲線，找出線性段中點(diǎn)位置。作出V-X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度S和非線性誤差。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)二十 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

14、： 了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)表達(dá)式：UH=KHIB, 當(dāng)KHI不變時(shí),在轉(zhuǎn)速圓盤上裝上只磁性體，并在磁鋼上方安裝一霍爾元件。圓盤每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過(guò)霍爾元件表面的磁場(chǎng)B從無(wú)到有就變化N次，霍爾電勢(shì)也相應(yīng)變化N次，此電勢(shì)通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)量被測(cè)旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元： 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)源（2000型）或轉(zhuǎn)速測(cè)量控制儀（9000型）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、根據(jù)圖5-4，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于轉(zhuǎn)動(dòng)源的傳感器調(diào)節(jié)支架上，探頭對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤內(nèi)的磁鋼。2、將主控箱上的+5V直流電源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源輸入端，紅（）、綠（），不要接錯(cuò)。3、將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（黃線

15、）插入數(shù)顯單元fin端，轉(zhuǎn)速/頻率表置轉(zhuǎn)速檔。4、將主控臺(tái)上的+2V+24V可調(diào)直流電源接入轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的+2V+24V輸入插口（2000型）。調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速電位器使轉(zhuǎn)速變化，觀察數(shù)顯表指示的變化。五、思考題：1、利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上是否有限制？2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了十二只磁鋼，能否只用一只磁鋼？實(shí)驗(yàn)二十四 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理： 通以高頻電流的線圈會(huì)產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)體接近該磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體表面產(chǎn)生渦流效應(yīng)，而渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱與該導(dǎo)體與線圈的距離有關(guān)，因此通過(guò)檢測(cè)渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱即可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元： 電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉㈦姕u流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、根據(jù)圖安裝電渦流傳感器。2、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)扁平的多層線圈，兩端用單芯屏蔽線引出。3、將電渦流傳感器輸出插頭接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳舷鄳?yīng)的傳感器輸入插口，傳感器作為由晶體管T1組成振蕩器的一個(gè)電感元件。4、在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。5、將實(shí)驗(yàn)?zāi)０遢敵龆薞0與數(shù)顯單元輸入端Vi相接。數(shù)顯電壓表量程置20V檔。6、用連接導(dǎo)線從主控箱接入15V直流電源到模板上標(biāo)有+15V的插孔中。7、移動(dòng)測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開(kāi)啟主控箱電源開(kāi)關(guān)，記下數(shù)