自动化-检测实验指导.doc
《自动化-检测实验指导.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动化-检测实验指导.doc(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、实验一 应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成,一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器,此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。三、需用器件与单元:机头中的应变梁的应变片、测微头;显示面板中的
2、F/V表(或电压表)、2V10V步进可调直流稳压电源;调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器; 4位数显万用表(自备).五、实验步骤:1、 在应变梁自然状态(不受力)的情况下,用4位数显万用表2k电阻档测量所有应变片阻值;在应变梁受力状态(用手压、提梁的自由端)的情况下,测应变片阻值,观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化;标有左右箭头的2片应变片 横向不受力阻值无变化,是温度补偿片)。如下图17所示。图17观察应变片阻值变化情况示意图2、 差动放大器调零点:按下图1-8示意接线。将FV表(或电压表)的量程切换开关切换到2V
3、档,合上主、副电源开关,将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大,回转一点点的目的:电位器触点在根部估计会接触不良),调节差动放大器的调零电位器,使电压表显示电压为零。差动放大器的零点调节完成,关闭主电源。图1-8 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验:将2V10V步进可调直流稳压电源切换到4V档,将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路,电桥的一对角接4V直流电源,另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端,将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电
4、位器二固定端接电桥的4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端),如图19示意接线(粗细曲线为连接线).图19 应变片单臂电桥特性实验原理图与接线示意图检查接线无误后合上主电源开关,当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端(梁处于自然状态,图17机头所示)时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器,使电压表显示为0或接近0. 在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒,使测微头的读数为10mm左右(测微头微分筒的0刻度线与测微头轴套的10mm刻度线对准);再松开测微头支架轴套的紧固螺钉,调节测微头支架高度使梁吸合后进一步调节支架高度,同时观察电压表显示绝对值尽量为最小时固定测微头支架高度(拧紧紧固
5、螺钉,图19机头所示)。仔细微调测微头的微分筒使电压表显示值为0(梁不受力处于自然状态),这时的测微头刻度线位置作为梁位移的相对0位位移点。首先确定某个方向位移,以后每调节测微头的微分筒一周产生0。5mm位移,根据表1位移数据依次增加0。5mm并读取相应的电压值填入表1中;然后反方向调节测微头的微分筒使电压表显示0V(这时测微头微分筒的刻度线不在原来的0位位移点位置上,是由于测微头存在机械回程差,以电压表的0V为标准作为0位位移点并取固定的相对位移X消除了机械回程差),再根据表1位移数据依次反方向增加0。5mm并读取相应的电压值填入表1中.注:调节测微头要仔细,微分筒每转一周X=0。5mm;如
6、调节过量再回调,则产生回程差. 表1 应变片单臂电桥特性实验数据:位移(mm)-8。01.00.50+0.5+1。0+8.0电压(mV)根据表1数据画出实验曲线并计算灵敏度SV/X(V输出电压变化量,X位移变化量)和非线性误差(用最小二乘法),=m/yFS 100式中m为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:yFS满量程输出平均值,此处为相对总位移量。实验完毕,关闭电源。六、应变片全桥特性实验步骤:除实验接线按图1-10示意接线,四片应变片组成电桥电路外,实验步骤和实验数据处理方法与单臂电桥特性实验完全相同。实验完毕,关闭电源。图110 应变片全桥特性实验原理图与接线示意图七、思考
7、题:1、R转换成V输出用什么方法?答:可以利用桥式电路来转换2、根据图4机头中应变梁结构,梁的自由端往下施力时上、下梁片中应变片的应变方向(是拉?还是压?).答:上梁中的应变片的应变方向是拉,下梁的则是压3、还可以用什么方法消除测微头的机械回程差?提示:实验步骤中不设0位位移点,直接从位移最大处单方向调节测微头。4、应变片组成全桥桥时应注意什么问题?实验二 差动变压器测位移实验一、实验目的:了解差动变压器测位移时的应用方法二、基本原理:差动变压器的工作原理类似变压器的作用原理。差动变压器的结构如图2-1所示,由一个一次绕组1和二个二次绕组2、3及一个衔铁4组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能
8、随衔铁的移动而变化,即绕组间的互感随被测位移改变而变化.由于把二个二次绕组反向串接(同名端相接),以差动电势输出,所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器,通常简称差动变压器。当差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响),它的等效电路如图22所示。图中U1为一次绕组激励电压;M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感:L1、R1分别为一次绕组的电感和有效电阻;L21、L22分别为两个二次绕组的电感;R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻.对于差动变压器,当衔铁处于中间位置时,图2-1差动变压器的结构示意图 图2-2差动变压器的等效电路图两个二次绕组互感相同,
9、因而由一次侧激励引起的感应电动势相同.由于两个二次绕组反向串接,所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组L21,这时互感M1大,M2小,因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势,这时差动输出电动势不为零.在传感器的量程内,衔铁位移越大,差动输出电动势就越大。同样道理,当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零,但由于移动方向改变,所以输出电动势反相.因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。由图2-2可以看出一次绕组的电流为:二次绕组的感应动势为:由于二次绕组反向串接,所以输出总电动势为:其有效值为:差动变压器的输出特性曲线如图23
10、所示。图中E21、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势,E2为差动输出电动势,x表示衔铁偏离中心位置的距离.其中E2的实线表示理想的输出特性,而虚线部分表示实际的输出特性。Eo为零点残余电动势,这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的.零点残余电动势的存在,使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏,给测量带来误差,此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标.为了减小零点残余电动势可采取以下方法:图23 差动变压器输出特性1、尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称.磁性材料要经过处理,消除内部的残余应力,使其性能均匀稳定。2、选用合适的测量电路,如采用相敏整流电路
11、。既可判别衔铁移动方向又可改善输出特性,减小零点残余电动势。 3、采用补偿线路减小零点残余电动势。图124是其中典型的几种减小零点残余电动势的补偿电路。在差动变压器的线圈中串、并适当数值的电阻电容元件,当调整W1、W2时,可使零点残余电动势减小。(a) (b) (c)图24 减小零点残余电动势电路差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区,选用合适的测量电路,如采用相敏检波电路,既可判别衔铁移动(位移)方向又可改善输出特性,消除测量范围内的死区。图2-5是差动变压器测位移原理框图.图25差动变压器测位移原理框图 三、需用器件与单元:机头中的振动台、测微头、差动变压器;显示面板中的FV表(
12、或电压表)、音频振荡器;调理电路面板传感器输出单元中的电感、调理电路面板中的电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器;双踪示波器。四、实验步骤:1、按图2-6示意接线。图26差动变压器测位移组成、接线示意图2、将音频振荡器幅度调节到最小(幅度旋钮逆时针轻转到底);电压表(FV表)的量程切换开关切到2V档。检查接线无误后合上主、副电源开关。调节音频振荡器(用示波器监测),频率f=5KHz,幅值Vpp=2V。3、调整差动放大器增益:差动放大器增益旋钮顺时针缓慢转到底,再逆时针回转1/2.4、调节测微头到15mm处,使差动变压器衔铁明显偏离位移中点位置后,调节移相器的移相旋钮使相敏检波器输出
13、为全波整流波形(示波器监测),如相邻波形谷底不在同一水平线上,则调节差动放大器的调零旋钮使相邻波形谷底在同一水平线上。再仔细调节测微头,使相敏检波器输出波形幅值绝对值尽量为最小(衔铁处在初级线圈的中点位置).5、调节电桥单元中的W1、W2(二者交替配合反复调节)使相敏检波器输出波形趋于水平线(可相应调节示波器量程档观察)并且电压表显示趋于0(以电压表显示为主)。7、调节测微头到20mm处并记录电压表读数作为位移始点,以后顺时针方向调节测微头每隔X=0.2mm从电压表上读出输出电压V值(20mm全行程范围),填入下表2。表2 差动变压器测位移实验数据X(mm)V(mV)8、 根据表15的实验数据
14、作出实验曲线(自设十字坐标)并在曲线上截取线性较好的曲线段作为位移测量范围(作为传感器的量程)计算灵敏度S=VX与线性度。实验完毕关闭所有电源开关.五、思考题:1、 此差动变压器的量程多大?2、 差动变压器输出经相敏检波器检波后是否消除了零点残余电压和死区? 答:消除了3、 从实验曲线上能理解相敏检波器的鉴相特性吗? 实验三 光纤位移传感器测位移特性实验一、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理:光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器.光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能,绝缘、无感应的电气性能,耐水、耐高温、耐腐蚀的化
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动化 检测 实验 指导
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。