传感器实验指导书.doc

实验一数字式电子秤实验模块-物体质量测量

学习LabVIEW软件的使用;
认识应变式力传感器的工作原理;
掌握使用应变式传感器进行物体称重的方法;
掌握标定称重实验台和修正测量误差的方法;

数字式电子秤实验模块由应变式力传感器、信号调理电路板、底座、支架、托盘和外围封装设备构成。其中,应变式力传感器由4片应变片塑封在桥臂的中间两侧,信号调理电路板为全桥电路。当物体加到托盘后,4个应变片会受压发生形变,该形变量转换为电压量的变化,最后通过电桥电路及运算放大电路进行信号处理和输出。如下图所示为数字式电子秤实验模块结构示意图。
数字式电子秤实验模块结构示意图
数字式电子秤实验模块中的力传感器是电阻应变片。电阻应变片是利用物体线性长度发生形变导致阻值发生改变的原理而制成的,其电阻丝一般用康铜材料,它具有高稳定性及良好的温度、蠕变补偿性能。测量电路普遍采用如下图所示的惠斯通电桥。
电阻应变片惠斯通电桥测量电路
称重原理:
使用标准砝码对称重模块进行标定,得到物体质量与输出电压之间的线性关系式。然后利用该线性关系式进行未知质量的物体的测量。

计算机 1台
LabVIEW实验脚本:数字式电子秤实验模块- 1套
TS-DEW-1A应变式数字电子称模块 1套
砝码 1套
TS-INQ-8U USB多通道数据采集模块 1套
TS-TAB-B基础实验平台 1套

关闭面板总电源开关,将电子秤模块的电源线连接到基础实验平台的多路电源输出航空插头;
将电子秤模块的信号线连接到USB多通道数据采集模块的通道1上;
开启总电源,开启采集卡电源,如下图所示,在“数字式电子秤-物体质量测量程序VI”文件夹中打开“数字式电子秤实验模块-”程序,建立实验环境。
通道选择“1”,采样频率选择“10KHz”,点击程序运行按钮启动测量程序。
在正式进行物体质量测量的过程中,应该先完成传感器的标定工作。操作步骤为:首先,不在托盘上放置砝码,此时称重的质量为0,把“0”填入“质量(X1)”空格内,点击“标定1
”按钮读取当前状况下的电压值;在托盘上放置500g的砝码,并在“质量(X2)”空格内填入“500”,然后点击“标定2”按钮读取当前状况下的电压值;点击“标定结果”完成称重传感器的标定。
数字式电子秤实验模块-物体质量测量程序界面
标定完成后,即可对未知质量的物体进行测量,在测量过程中请勿超出传感器的量程(实验所用传感器量程为5Kg),以免损坏传感器。
在物体质量的测量过程中,记录实验数据,填入下表1中。
表1
输出电压(mV)
物体质量(g)
如下图所示,根据实验数据在直角坐标系中绘制输出电压与物体质量之间的关系曲线,分析其线性度。
电压-质量关系曲线

简述实验目的和原理;
简述两点标定法标定称重传感器;
详细描述压力传感器称重实验LabVIEW程序的设计思路;
注意事项
应变式力传感器可承受的最大质量为5Kg,实验时请勿超过此量程;
,以免因过载而导致传感器损坏。
实验二超声波位移测量和红外位移测量实验
实验目的
学习LabVIEW软件的使用。
认识超声波传感器和红外传感器的工作原理。
学习使用超声波传感器进行位移测量的方法。
4. 掌握使用红外传感器进行位移测量的方法。
实验原理
超声波传感器测量原理:
超声波测距传感器包括有发射超声波和接收超声波的两部分装置,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。常用的超声波传感器有两种,即压电式超声波传感器和磁致式超声波传感器。本实验采用的是压电式超声波传感器, 主要由超声波发射器(或称发射探头)和超声波接收器(或称接收探头)两部分组成,它们都是利用压电材料(如石英、压电陶瓷等)的压电效应进行工作的。利用逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动,产生超声波,以此作为超声波的发射器。而利用正压电效应将接收的超声振动波转换成电信号,以此作为超声波的接收器。
超声波发射探头向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物会立即返回来,超声波接收探头收到反射波立即停止计时。设超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:S=340t/2。需要说明的是,超声波传感器发射的波束比较窄(<10°),反射后仍然很窄,如果被测物体被旋转放置,有可能反射波束会偏离出接收探头的位置,导致探头接收不到反射波信号,无法进行测距。实验所使用超声波传感器的发射波频率是40KHz,它由单片机控制发射探头发射一组超声