内容发布更新时间 : 2024/5/15 6:16:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

测试技术

实 验 指 导 书

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实验一. 各种传感器的性能测试及标定

1.金属泊式应片：直流单臂、半桥、全桥比较

实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能，比较它们的测量结果。

实验所需单元：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V(频率/电压)表。 实验注意事项：

（1） 电桥上端虚线所示的四个电阻实际并不存在。 （2） 在更换应变片时应关闭电源。

（3） 实验过程中如发现电压表过载，应将量程扩大。

（4） 接入全桥时，请注意区别各应变片的工作状态，桥路原则是：对臂同性，邻臂异性。 （5） 直流电源不可随意加大，以免损坏应变片。 实验步骤：

（1） 直流电源旋在±2V档。F/V表置于2V，差动放大器增益打到最大。 （2） 观察梁上的应变片，转动测微头，使梁处于水平位置（目测），接通总电源及副电源。放大器

增益旋至最大。

（3） 差动放大器调零，方法是用导线将放大器正负输入端与地连接起来，输出端接至F/V表输入

端，调整差动放大器上的调零旋钮，使表头指示为零。

（4） 根据图1的电路，利用电桥单元上的接线和调零网络连接好测量电路。图中r及w1为调平衡

网络，先将R4设置为工作片。

（5） 直流电源打到±4V，调整电桥平衡电位器使电压表为零（电桥调零）。 （6） 测微头调整在整刻度（0mm）位置，开始读取数据。

图1 应变片直流电桥电路

（7） 上下旋动测微头，每移动1mm（两圈）读取一个数值，并将测得的数据填入下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X（mm） V（mv）

（8） 保持差动放大器增益不变，将R3换为与R4工作状态相反的另一个应变片，形成半桥电路，

调好初始值与零点，填入下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X（mm） V（mv）

（9） 保持差动放大器增益不变，将R1、R2两个电阻换成另外两个应变片，接成一个直流全桥，并

重新回到初始位置调整零点。测出位移后的电压值填入下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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X（mm） V (mv)

（10） 观察正反行程的测量结果，解释输入输出曲线不重合的原因。 （11） 在同一坐标上描绘出X—V曲线，比较三种接法的灵敏度。

思考题

1．根据X—V曲线，计算三种接法的灵敏度K=?V/?X，说明灵敏度与哪些因素有关？ 2．根据X—V曲线，描述应变片的线性度好坏。

3．如果相对应变片的电阻相差很大会造成什么结果，应采取怎样的措施和方法？ 4．如果连接全桥时应变片的方向接反会是什么结果，为什么？

2.霍尔式传感器、霍尔传感器的直流激励特性实验

霍尔元件的结构中，矩型薄片状的立方体称为基片，在它的两侧各装有一对电极。一个电极用以加激励电压或激励电流，故称为激励电极。另一个电极作为霍尔电势的输出，故称霍尔电极。

在实际应用中，当磁场强度H（或磁感应强度B）和激励电流I中的一个量为常量，而另一个作为输入时，则输出霍尔电势Uh(或B)或I。当输入量是H（或B）或I时，则输出霍尔电势Uh正比于H（或B）与I的乘积。

实验装置采用的磁路系统图2（a）所示，由于两对极性相反的磁极的共同作用，在磁极间形成一个梯度磁场。理想特性如图2（b）所示磁感应强度B是位移x的函数，既B=f(x)。调整霍尔元件处于图示中心位置时，由于该处磁场作用抵消B=0 ，所以霍尔元件上下运动时霍尔电势大小和符号也会跟随变化，并且有Uh=f(x)。因此，若用一标准磁场或已知特性磁场的磁路系统来校准霍尔元件的输出电势时可采用测量磁场强度的方法。

图2 实验仪器的霍尔元件磁路系统和特性

实验目的：了解霍尔传感器的基本原理与特性

实验所用单元：霍尔传感器、电桥、差动放大器、直流电源、F/V电压表。 实验注意事项：

（1） 霍尔元件上所加电压不得超过±2V，以免损坏霍尔晴，辨别霍尔片的输入端。 （2） 一旦调整好测量系统，测量时不能移动磁路系统。 实验步骤：

（1） 差动放大器增益旋至最小，F/V电压表量程置2V档，直流稳压电源放在2V档。 （2） 开启电源，差动放大器调零。

（3） 按图3接好电路，调整平衡网络w1，使电压指示为零。

（4） 旋动测微头，每0.2mm读一个数，记下电压表的输出电压值，并将结果填入下表：

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