《传感器与检测技术》实验指导书(四个实验).doc

### 传感器与检测技术实验知识点总结 #### 实验一：金属箔式应变片单臂电桥性能实验 ##### 1. 实验目的 - **理解金属箔式应变片的工作原理**：通过实验了解金属箔式应变片在受到外力作用时产生的电阻变化现象。 - **掌握单臂电桥的工作原理**：熟悉单臂电桥的基本结构及如何通过电桥将电阻变化转化为电压信号。 ##### 2. 基本原理 - **电阻应变效应**：当金属材料受到外力作用发生形变时，其电阻值会发生相应的变化。 - **关系式**：\(\Delta R / R = K \varepsilon\)，其中： - \(\Delta R / R\)表示电阻的相对变化； - \(K\)为应变灵敏系数； - \(\varepsilon = \Delta l / l\)表示长度的相对变化。 ##### 3. 实验器材 - **应变式传感器实验模板** - **应变式传感器** - **砝码（每只约20g）** - **数显表** - **±15V电源** - **±4V电源** - **万用表** ##### 4. 实验步骤 - **安装与检查**：确认传感器已正确安装，并使用万用表检查各个应变片的电阻值。 - **差动放大器调零**：通过短接差动放大器的输入端和调节调零电位器，确保数显表显示为零。 - **搭建单臂电桥**：按照指定电路图连接单臂电桥，并进行调零。 - **加载砝码**：逐步增加或减少砝码，记录每次加载后的电压值。 - **数据分析**：根据记录的数据计算系统的灵敏度和非线性误差。 ##### 5. 思考题 - **单臂电桥中的电阻应变片选择**：在单臂电桥中，作为桥臂的电阻应变片既可以选用正（受拉）应变片也可以选用负（受压）应变片，但通常情况下会选择正应变片，因为大多数情况下都是测量拉伸应力的情况。 --- #### 实验十四：电容式传感器的位移实验 ##### 1. 实验目的 - **了解电容式传感器的结构与特点**：通过实验掌握电容式传感器的工作原理及应用领域。 ##### 2. 基本原理 - **电容公式**：\(C = \varepsilon A / d\)，其中： - \(C\)表示电容； - \(\varepsilon\)为介电常数； - \(A\)为极板面积； - \(d\)为极板距离。 - **位移传感器**：本实验使用的是圆筒形差动变面积式电容传感器，通过改变极板之间的相对面积来实现位移的测量。 ##### 3. 实验器材 - **电容传感器** - **电容传感器实验模板** - **测微头** - **移相/相敏检波/滤波模板** - **数显单元** - **直流稳压电源** ##### 4. 实验步骤 - **安装与连接**：按照示意图安装电容传感器，并将其连接到实验模板上。 - **调零与数据采集**：调整测微头的位置，使电压表显示最小值，并记录不同位移下的电压值。 - **数据分析**：根据记录的数据计算电容传感器的灵敏度和非线性误差，并分析误差来源。 通过以上两个实验，不仅可以深入了解金属箔式应变片和电容式传感器的工作原理，还能掌握实际操作中的调零、数据采集与处理等关键技术点。这对于传感器技术和检测技术的学习与实践具有重要的意义。