电阻式传感器的电子秤实验*实验六电一、实验目的1、进一步掌握电阻应变式传感器的特性。2、了解电阻应变式传感器在称重仪器中的应用。二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、振动台、码。三、实验原理及电路由于电阻式传感器的输出与位移成正比，利用弹性材料的特性，可以使电阻式传感器输出与质量成线性关系，由此可以进行质量的测量。在本实验中可以利用振动台的振动梁作为弹性部件。四、实验步骤1、根据实验一至实验五的实验内容设计电子秤实验的实验装置。2、调节差动放大器的零点与增益，调节该电子秤实验装置的零点与量程，注意确定量程时不要超出电阻式传感器的线性范围，并使码质量与输出电压在数值上有直观的联系。3、根据所确定量程，逐次增加码的质量，将质量与输出电压记入下表。表 6-10M(g)0Uo(mV)三、实验报告1、根据表6-1中的实验数据，计算该电子秤装置的精度。2、若要增加电子秤装置的量程，可以采取哪些措施？11PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
11 实验六 电阻式传感器的电子秤实验 * 一、实验目的 1、进一步掌握电阻应变式传感器的特性。 2、了解电阻应变式传感器在称重仪器中的应用。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电 压表、振动台、砝码。 三、实验原理及电路 由于电阻式传感器的输出与位移成正比，利用弹性材料的特性，可以使 电阻式传感器输出与质量成线性关系，由此可以进行质量的测量。在本实验 中可以利用振动台的振动梁作为弹性部件。 四、实验步骤 1、根据实验一至实验五的实验内容设计电子秤实验的实验装置。 2、调节差动放大器的零点与增益，调节该电子秤实验装置的零点与量 程，注意确定量程时不要超出电阻式传感器的线性范围，并使砝码质量与输 出电压在数值上有直观的联系。 3、根据所确定量程，逐次增加砝码的质量，将质量与输出电压记入下 表。 表 6-1 M(g) 0 UO(mV) 0 三、实验报告 1、根据表 6-1 中的实验数据，计算该电子秤装置的精度。 2、若要增加电子秤装置的量程，可以采取哪些措施？ PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
实验七变面积式电容传感器特性实验一、实验目的1、了解变面积式电容传感器的基本结构。2、掌握变面积式电容及二极管环形电桥的工作原理。3、掌握变面积式电容传感器的调试方法。二、实验所用单元电容式传感器、电容式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。三、实验原理及电路1、实验电路框图如图7-1所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。Xy数字差动电容转电压表换电路放大器CX2图7-1电容式传感器实验电路框图2、图7-1中的电容转换电路图如图7-2所示。图中的信号发生器用于产生方波信号。电容转换由二极管环形电桥完成，二极管环电桥工作原理如图7-3所示。固定频率的方波脉冲由A点输入，在方波的上升沿，Co被充电，充电途径是VD3→Co；与此同时，CX1也被充电，其充电途径是Cg-→VD5→CX1。在方波的下降沿，Co和CXi都放电，Co的放电途径是Co→VD4→Cg：CXi的放电途径是CX1→VD6。由于Cg在一个周期内的充电和放电平均电流分别为：Iu=fVpCXi和Ip=fVpCo，式中f是脉冲频率，Vp为方波峰值电压，因此AB间的平均电流I=Ip一Iu=fVp(Co-Cx1)。从该式中可以看出电容的变化与AB间的电路成正比。在图7-2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2对高频方波的阻抗很大，12PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
12 实验七 变面积式电容传感器特性实验 一、实验目的 1、了解变面积式电容传感器的基本结构。 2、掌握变面积式电容及二极管环形电桥的工作原理。 3、掌握变面积式电容传感器的调试方法。 二、实验所用单元 电容式传感器、电容式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电 源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、实验电路框图如图 7-1 所示。电容的变化通过电容转换电路转换成 电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。 差 动 放大器 电容转 换电路 数 字 电压表 C0 Cx2 Cx1 图 7-1 电容式传感器实验电路框图 2、图 7-1 中的电容转换电路图如图 7-2 所示。图中的信号发生器用于 产生方波信号。电容转换由二极管环形电桥完成，二极管环电桥工作原理如 图 7-3 所示。 固定频率的方波脉冲由 A 点输入，在方波的上升沿，C0被充电，充电途 径是 VD3→C0；与此同时，Cx1也被充电，其充电途径是 C9→VD5→Cx1。在 方波的下降沿，C0 和 Cx1 都放电，C0 的放电途径是 C0→VD4→C9；Cx1 的放 电途径是 Cx1→VD6。由于 C9在一个周期内的充电和放电平均电流分别为： IU＝fVPCx1 和 ID＝fVPC0，式中 f 是脉冲频率，VP 为方波峰值电压，因此 AB 间的平均电流 I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。从该式中可以看出电容的变化与 AB 间的电路成正比。 在图 7-2 中，增加了 L1、L2、C10和 R6。L1和 L2 对高频方波的阻抗很大， PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
而直流电阻很小，与R6一起形成了AB间的直流通路，使充放电流的直流分量得以通过。C10用作滤波。这样在R6两端就有与电容变化量成正比的直流电压输出。二极管环CO形电桥VD31VD4X+15VL2OOOUT信+5V号发生器VD6OVD5C10R6L1-15V1T图7-2电容转换电路原理图ColVD31VD4X·BVD6VD5CXIL图7-3二极管环形电桥原理图四、实验步骤1、固定好位移台架，将电容式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示12mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容式传感器动极旋紧。然后调节两个滚花螺母，使电容式传感器的动极上表面与静极上表面基本平齐，且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。2、差动放大器调零（参见实验一）。3、按图7-2接线，将可变电容CX1与固定电容Co接到实验板上，位移台架的接地孔与转换电路板的地线相连。13PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
13 而直流电阻很小，与 R6一起形成了 AB 间的直流通路，使充放电流的直流分 量得以通过。C10用作滤波。这样在 R6两端就有与电容变化量成正比的直流 电压输出。 信 号 发 生 器 +15V -15V C0 Cx1 Cx2 +5V VD3 VD4 VD5 VD6 C9 L1 L2 C10 R6 OUT 二极管环 形电桥 图 7-2 电容转换电路原理图 C0 Cx1 VD3 VD4 VD5 VD6 C9 A B 图 7-3 二极管环形电桥原理图 四、实验步骤 1、固定好位移台架，将电容式传感器置于位移台架上，调节测微器使 其指示 12mm 左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆 与电容式传感器动极旋紧。然后调节两个滚花螺母，使电容式传感器的动极 上表面与静极上表面基本平齐，且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺 母旋紧。 2、差动放大器调零（参见实验一）。 3、按图 7-2 接线，将可变电容 Cx1与固定电容 C0接到实验板上，位移 台架的接地孔与转换电路板的地线相连。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
4、接通电源，调节测微器使输出电压U。接近零，然后上移或下移测微器1mm，调节差动放大器增益，使输出电压的值为200～400mV左右，再回调测微器，使输出电压为OmV，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X与对应的输出电压Uo记入下表中。表 7-10x(mm)0Uo(mV)五、实验报告1、根据表7-1，画出输入/输出特性曲线U。=f(X)，并且计算灵敏度和非线性误差。2、本实验的灵敏度和线性度取决于哪些因素？实验八差动式电容传感器特性实验一、实验目的1、了解差动式电容传感器的基本结构。2、掌握差动式电容传感器的调试方法。二、实验所用单元电容式传感器、电容式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。三、实验原理及电路实验电路框图如图8-1所示。与实验七不同之处在于接入电容转换电路的两个电容都为可变电容，当电容传感器的动极移动时，两个电容的电容量都发生变化，但变化方向相反，这样就构成差动式的电容传感器。14PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
14 4、接通电源，调节测微器使输出电压 UO接近零，然后上移或下移测微 器 1mm，调节差动放大器增益，使输出电压的值为 200～400mV 左右，再 回调测微器，使输出电压为 0mV，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微 器，每次 0.5mm，上下各 2.5mm，将位移量 X 与对应的输出电压 UO记入下 表中。 表 7-1 X(mm) 0 UO(mV) 0 五、实验报告 1、根据表 7-1，画出输入/输出特性曲线U f(X) O = ，并且计算灵敏度和 非线性误差。 2、本实验的灵敏度和线性度取决于哪些因素？ 实验八 差动式电容传感器特性实验 一、实验目的 1、了解差动式电容传感器的基本结构。 2、掌握差动式电容传感器的调试方法。 二、实验所用单元 电容式传感器、电容式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电 源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 实验电路框图如图 8-1 所示。与实验七不同之处在于接入电容转换电路 的两个电容都为可变电容，当电容传感器的动极移动时，两个电容的电容量 都发生变化，但变化方向相反，这样就构成差动式的电容传感器。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
数字电容转差动电压表换电路放大器CX2COIC图8-1电容式传感器实验电路框图四、实验步骤按照实验七的步骤进行实验，注意接入电路板的两个电容为CX1和CX2。将实验结果记入下表中。表 8-1X(mm)00Uo(mV)五、实验报告1、根据表8-1，画出输入/输出特性曲线U。=f(X)，并且计算灵敏度和非线性误差。2、试比较差动式和变面积式两种电容传感器的优劣。15PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
15 差 动 放大器 电容转 换电路 数 字 电压表 C0 Cx2 Cx1 图 8-1 电容式传感器实验电路框图 四、实验步骤 按照实验七的步骤进行实验，注意接入电路板的两个电容为 Cx1和 Cx2。 将实验结果记入下表中。 表 8-1 X(mm) 0 UO(mV) 0 五、实验报告 1、根据表 8-1，画出输入/输出特性曲线U f(X) O = ，并且计算灵敏度和 非线性误差。 2、试比较差动式和变面积式两种电容传感器的优劣。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn