试验报告-西华大学1

西华大学实验报告（理工类）开课学院与实验室机械学院机械工程专业实验学号成.绩中心实验时间2009年11月23日学生姓名学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班课程名称自动检测技术与装置课程代码8208100实验项目名称项目代码光电传感器的应用一一光电转速测试指导教师宋春华项目学分

一、实验目的了解光电开关的原理和应用

二、实验原理光电开关由红外发射、接收与整形电路组成，为遮断式工作方式

三、实验设备、仪器与材料光电传感器；光电变换器；测速电机与转盘；电压/频率表2KHz档；示波器

四、实验步骤

1.光电传感器“光电”端接光电变换器端，Vo端接示波器和电压/频率表2KHz档

2、安装好光电传感器位置，勿与转盘盘面相擦

3、开启电源，打开电机开关，调节电机转速用示波器观察光电转换器VF端，并读出波形频率，与频率表所示频率比较

4.电机转速二方波频率/

25、将一较强光源照射仪器转盘上方，观察测试方波是否正常

6、如果测试方波波形不变，可以认为光电开关受外界影响较小，工作可靠性较高

五、实验过程记录（画出当电机转速为30转/秒时示波器显示的波形图）

六、实验结果分析与问题讨论

1.在该实验中为什么电机转速二方波频率/

22.用简图说明光电传感器测转速的原理I小小西华大学实验报告（理工类）开课学院与实验室机械学院机学号成绩械工程专业实验中心实验时间2009年11月23日学生姓名学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班课程名称自动检测技术与装置课程代码8208100实验项目名称箔式应变片性能一一单臂、半桥项目代码指导教师宋春华项目学分

一、实验目的

1.观察了解箔式应变片的结构与粘贴方式

2.测试应变梁变形的应变输出

3.比较各桥路间的输出关系

二、实验原理根据电阻应变效应，具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变的同时其电阻值也会产生相应地改变实验时把应变片粘贴在机械的弹性体上，当外力作用到弹性体元件上时，弹性体被压缩或拉伸，即产生微小的机械变形，粘贴在弹性体上的应变片感受到应力盯的作用，根据材料力学中的虎克定律可知应变与应力成正比，即又由应变效应可知应变片的应变与其电阻值的相对变化率dR/R成正比，以此实现对微小的机械变量的检测

三、实验设备、仪器与材料直流稳压电源（士4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表

四、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），〃

十、一〃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

2.单臂电桥时按图2-1将实验部件用实验线连接成测试桥路图2-1单臂电桥测量电路原理图

3.确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零

4.旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下移动各5mm,测微头每移动

0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并填写在表2-1至2-2中并根据表中所测数据计算灵敏度S,S=AV/AX,并在坐标上做出V—X关系曲线

5、在完成单臂电桥的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图2T中电桥固定电阻RLR

2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式

6、重复单臂电桥中的3—4步骤，测出半桥输出电压并列表，计算灵敏度

7、在同一坐标上描出V—X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论

五、实验过程记录表2T单臂电桥测试电路电压输出表电压V位移-

2.5-2-

1.5-1-

0.

50.

51.

01.

52.

02.5mm表2-2半桥测试电路电压输出表电压V位移-

2.5-2-

1.5-1-

0.

50.

51.

01.

52.

02.5mm在同一坐标系中描出两种种电桥的V—X曲线

六、实验结果分析与问题讨论

1.在单臂电桥步骤

（3）为什么要调整WD电位器使系统输出为零？

2.应变片接入电桥时为什么要接成差动形式如果不接成差动形式会产轲么后柬

3.根据两种桥路的结果做出定性的结论（灵敏度）占一血西华大学实验报告（理工类）开课学院与实验室机械学院机械工程专业实验学号成绩中心实验时间2009年11月25日学生姓名学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班课程名称自动检测技术与装置课程代码8208100实验项目名称项目代码电涡流式传感器的静态标定与振幅测量指导教师宋春华项目学分

一、实验目的

1.了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性；

2.通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法

二、实验原理当通过块状金属导体中的磁通发生变化时，根据法拉第电磁感应定律可知，在金属导体中会感应出一圈圈自行封闭的感应电流，此电流称为电涡流，这种物理现象称为电涡流效应，利用电涡流效应制成的传感器叫电涡流式传感器电涡流传感器的线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z可用表示其函数关系，如果保持上式中其他参数不变，只改变其中的一个参数，则传感器线圈的等效阻抗Z就成了此参数的单值函数通过与此相配套的测量电路测出其等效阻抗Z的变化量就实现了对该参数的测量，本实验是通过改变上式中的位移x来实现位移的测量

三、实验设备、仪器与材料电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、直流稳压电源、电桥、差动放大器、低频振荡器、激振器

四、实验步骤

（一）静态标定

1、安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端涡流变换器输出端接电压表20V档，并按照图3-1将电路连接好图3T电涡流传感器测试电路

2.开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为1MHZ

3、用测微头带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零涡流变换器中的振荡电路停振

4.旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移

0.25mm记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形将V、X数据填入下表，作出V一X曲线，指出线性范围，求出灵敏度

（二）振幅测量

1.按图3-1接线，将平面线圈安装在最佳工作点，直流稳压电源置土1OV档，差动放大器在这里仅作为一个电平移动电路，增益置最小处（1倍）调节电桥WD,使系统输出为零

2、接通激振器I,调节低频振荡器频率，使其在1530Hz范围内变化，用示波器观察涡流变换〜器输出波形

3、变化低频振荡器频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器可以看到变换器输出波形有失真现象，这说明电涡流式传感器的振幅测量范围是很小的

五、实验过程记录表3-1电涡流传感器电压输出表电压V位移-

1.25-1-

0.75-

0.5-

0.

250.

250.

50.

7511.25mm画出V—X曲线，求出灵敏度，并指出线性范围

六、实验结果分析与问题讨论

1.涡流传感器的工作原理是什么？请用简图说明

2、电涡流传感器经常用在那些场合西华大学实验报告（理工类）开课学院与实验室机械学院机学号成.绩械工程专业实验中心实验时间2009年11月25日学生姓名学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班课程名称自动检测技术与装置课程代码8208100实验项目名称压电加速度传感器项目代码指导教师宋春华项目学分

一、实验目的了解压电加速度计的结构、原理和应用

二、实验原理某些电介质材料，当沿着某些特定方向对其施加作用力使其发生变形时，这种材料的内部就会产生极化现象，在其相对的两个表面会形成正负电荷一旦外力消失后又会重新恢复到不带电状态，这种应变致电现象叫压电效应压电式传感器的工作原理是建立在某些材料的压电效应的基础上的，它利用具有压电效应的材料作为传感器的敏感元件，将被测量转换为电信号，实现对非电量的检测

三、实验设备、仪器与材料压电式传感器、电荷放大器（电压放大器）、低频振荡器、激振器、电压/频率表、示波器

四、实验步骤

1.观察了解压电式加速度传感器的结构由双压电陶瓷晶片、惯性质量块、压簧、引出电极组装于塑料外壳中图4-1压电加速度传感器连接图

2.按图4-1接线，低频振荡器输出接〃激振1【〃端，开启电源，调节振动频率与振幅,用示波器观察低通滤波器输出波形

3、当悬臂梁处于谐振状态时振幅最大，此时示波器所观察到的波形VP-P也最大，由此可以得出结论:压电加速度传感器是一种对外力作用敏感的传感器

五、实验过程记录画出振动频率为20Hz时示波器的波形图

六、实验结果分析与问题讨论

1.说出压电加速度计的结构

2、为什么要在压电加速度计后面接电荷放大器？能否能接电压放大器？为什么？。