传感器修改版

实验三、压力，位移与振动I 压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的： 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。二、实验仪器： 主机箱、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、引压胶管。三、实验原理：1）压阻效应是指当半导体受到应力作用时， 由于载流子迁移率的变化， 使其电 阻率发生变化的现象。2）基本原理扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出 P 型或 N 型电阻条， 接成电桥。 在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，引起电阻条电阻的变化，我们把 这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。四、实验内容与步骤：1 、将压力传感器安装在实验模板的支架上，按照图 1-1 连接管路和电路（主机箱 内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好） 。引压胶管一端插入主机箱面板上气 源的快速接口中（注意管子拆卸时请用双指按住气源快速接口边缘往内压，则可轻松拉 出），另一端口与压力传感器相连。注意： 压力传感器引线为 4 芯线： 1 端接地线， 2 端为 U0，3 端接 4V 电源， 4 端为 Uo ，接线见图 1-1图 1-1 压阻式压力传感器测压实验安装、接线2、实验模板上 RW2用于调节放大器零位， RW1 调节放大器增益。按图 1-1 将实验 模板的放大器输出 V02接到主机箱 （电压表）的 Vin 插孔，将主机箱 中的 显示选择开 关拨到 2V 档，合上主机箱电源开关， RW1 旋到满度的 13 位置 （即逆时针旋到底再顺 时针旋 2 圈），仔细调节 RW2 使主机箱电压表显示为零。3 、合上主机箱上的气源开关，启动压缩泵，逆时针旋转转子流量计下端调压阀的 旋钮，此时可看到流量计中的滚珠在向上浮起悬于玻璃管中，同时观察气压表和电压表 的变化。4、调节流量计旋钮，使气压表显示某一值，观察电压表显示的数值。5 、仔细地逐步调节流量计旋钮，使压力在 2 18KPa 之间变化，每上升 1KPa 气 压分别读取电压表读数，将数值列于表图 1-1 。表 1-1P(KPa)Vo(p-p)6、实验完毕，关闭电源五、实验报告1 、画出 P-V 实验曲线图。2、计算本系统灵敏度 S 和非线性误差。S U/ P（U 为输出电压变化量， P 为压力变化量 ）= m/y FS 100 （m 为输出值与拟合直线的最大偏差： yFS满量程输出平均值，此处为 18KPa ）六、思考题 如何将本实验装置设计成为一个压力计。 参考：如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法采用逼近法： 输入 4KPa 气压，调节 Rw2（低限调节），使电压表显示 0.25V（ 有意偏小 ），当输入 16KPa 气压，调节 Rw1 （高限调节）使电压表显示 1.2V（有意偏小 ）；再调气压为 4KPa，调节 Rw2 （低限调节），使电压表显示 0.3V（有意偏小），调气压为 16KPa ，调节 Rw1（高限 调节）使电压表显示 1.3V（ 有意偏小 ）；这个过程反复调节直到逼近自己的要求 （4KPa 0.4V ，16KPa 1.6V）即可。II 电容式位移传感器实验、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 、实验仪器：主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。三、实验原理：1）.电容传感器由电容 CA d 和其它结构关系式通过相应的结构和测量电路可以选择、 A 、d 三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个，则可以有测谷物干燥度（变） 、 测位移（ d 变）和测量液位（ A 变）等多种电容传感器。2）.基本原理 本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如图 2-1 所 示：它是由二个圆筒和一个圆柱组成的。设圆筒的半径为 R；圆柱的半径为 r；圆柱的长为 x，则：电容量为图 2-1C= 2 ln（R r）图 2-1 中 C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生? X 位移时，电容量的变化量为?C=C1 C2= 22?Xln（Rr）式中2、ln（R r）为常数，说明? C 与位移?X 成正比，配上配套测量电路就能测量 位移。四、实验内容与步骤： 附：测微头的组成与使用，参看 如图 2-2 。测微头组成： 测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调 钮组成。测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两 排刻度线，标有数字的是整毫米刻线 （1格），另一排是半毫米刻线 （.格 ）； 微分筒前部圆周表面上刻有 50 等分的刻线 （.格 ）。用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过 1 格，测杆沿 轴方向移动微小位移 .毫米，这也叫测微头的分度值。图 2-2 测位头组成、读数图 测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主 尺横线对准微分筒上的数值、 可以估读 1 10 分度，如图 2-2 甲读数为 .， 不是 .； 遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时， 应看微分筒的示值 是否过零，如图 2-2 乙已过零则读 .；如图 2-2 丙未过零，则不应读为 ，读数应为 .。测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。一般测微头 在使用前，首先转动微分筒到处 （为了保留测杆轴向前、后位移的余量 ），再将 测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套 （ 测微头 整体移动 ）使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置 （视具体实验而定 ）时再拧紧支 架座上的紧固螺钉。当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。1 、按图 2-2 将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线 （实验模板的 输出 接主机箱电压表的 ）。2 、将实验模板上的 Rw 调节到中间位置 （方法：逆时针转到底再顺时传圈 ）。3、将主机箱上的电压表量程 （显示选择）开关打到档， 合上主机箱电源开关， 旋 转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0 ，再转动测微头 （同一个方向 ）5 圈，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。 以后，反方向每转动测 微头 1 圈即= .位移读取电压表读数 （ 这样转 10 圈读取相应的电压表读数 ）， 将数据填入表 13 ，并作出实验曲线 （这样单行程位移方向做实验可以消除测微 头的回差 ）。4、根据表 2-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度 S 和非线性误差。实验完毕， 关闭电源。图 2-3 电容传感器位移实验安装、接线图表 2-1 电容传感器位移与输出电压值X(mm)V(mv)五、实验报告：1 、画出 X-V 实验曲线图。2、计算电容传感器的系统灵敏度 S 和非线性误差。SU/ X（U 为输出电压变化量， X 为位移变化量 ） = m/y FS 100 m 为输出值与拟合直线的最大偏差： yFS满量程输出平均值，此处为 2. ）3 、思考题：根据已经完成的两个试验， 如何寻找适当的传感器， 并使用该传感器完成 对 物体振动的测量参考：压电式传感器测振动试验III 压电式传感器测振动实验一、实验目的： 了解压电传感器的测量振动的原理和方法。二、实验仪器：主机箱、压电传感器实验模板、移相模板、振动源、示波器三、实验原理：1).压电效应电介质沿一定方向受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现 象，而在相对的表面出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又恢复到不带电的状态， 这种现象称为正压电效应。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会 发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。2).基本原理压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。 工作时传感器感受与试件相同 频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶 片上产生正比于运动加速度的表面电荷。四、实验内容与步骤：1.按图 3 所示将压电传感器安装在振动台面上，振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器，其它连线按图示意接线。图 3 压电传感器振动实验安装、接线示意图精彩文档2.合上主机箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察低 通滤波器输出的波形。3. 用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形；在振动台正常振 动时用手指敲击振动台同时观察输出波形变化。4. 改变振动源的振荡频率，观察输出波形变化。5. 实验完毕，关闭电源。五、实验报告：描述并分析振动频率和幅度对波形图的影响