傳感器原理作業(yè)

1、實驗一的數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表1 1記錄的數(shù)據(jù)得到的 U與W是: W( g) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 U( mV) 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 我們可知：S=0.2924g/mVRA2=0.9992 （R為相關(guān)系數(shù)） 計算非線性誤差的公式為：fim/yFs 100% 由上圖可知 m=57-57*R=57-57*0.9992 =0.023mV fi m/yFs 100% =0.023/57100%=0.04% 思考題： 分析產(chǎn)生非線性誤差的原因。 答：電阻阻值的相對變化大時，非線性度越大。在計算是我們忽略了R/R這一項，所以實際測量中, 輸

2、出電壓與 R/R不呈線性關(guān)系，從而產(chǎn)生了非線性誤差。 實驗二的數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表21記錄的數(shù)據(jù)得到的 u與W是： W( 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 g) U( mV) 22 23 23 23 24 23 23 23 23 24 計算靈敏度公式為：S U/ W ；下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖 由上圖我們可知：S=0.5936g/mV 計算非線性誤差的公式為：fi m/yFs 100% 由上圖可知 m=119 119.0.9999 O.OImV f1 m/yFs 100% =0.01/119100%=0.008% 由此可見使用板橋測量電路幾乎不存在非

3、線性誤差 R/R 思考題：分析為什么半橋的輸出靈敏度比單臂時高了一倍，而非線性誤差也得到了改變？ 答：差動電橋安裝了兩個工作應(yīng)變片，一個受拉應(yīng)變，一個受壓應(yīng)變，所以通過計算與分析可知，在 相同條件下，差動電橋電壓靈敏度是單臂工作室的兩倍，同時還具有溫度補(bǔ)償作用， 輸出電壓與 呈線性關(guān)系，股也大大改善了非線性誤差。 實驗三的數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表31記錄的數(shù)據(jù)得到的 u與W是: W( g) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 U( mV) 12 12 12 11 13 12 11 12 12 12 計算靈敏度公式為：S U/ W ;下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖

4、 由上圖我們可知：S=1.1600g/mV 計算非線性誤差的公式為：f1 m/yFs 100% 由上圖可知m = 231 231 R 231 231 .1.0000 0 f1 m/yFs 100% =0/200100%=0 由此可見使用全橋測量電路不存在非線性誤差 思考題：比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，并從理論上加以分析比較，得出相應(yīng) 結(jié)論。 答：靈敏度的比較是：單臂 半橋 全橋,非線性度的比較是：單臂 半橋全橋，單臂工作時接入了一片 應(yīng)變片，半橋工作時接入了兩片應(yīng)變片，而全橋工作時接入了四片應(yīng)變片，這就是他，它們工作時靈 敏度和非線性度不同的根本原因，經(jīng)計算與分析它們的測量電

5、路，便得到以上結(jié)論。 實驗四的數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表41記錄的數(shù)據(jù)得到的 u與W是: W( g) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 U( mV) 19 20 20 21 19 21 19 21 20 20 計算靈敏度公式為：S U/ W ；下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖： 由上圖我們可知：S=1.0058g/mV 其誤差為：y 1.1333(mV) 計算非線性誤差的公式為：fi m/yFs 100% 由上圖可知 m=0 f1 m/yFs 100% =0 思考題：分析什么因素會導(dǎo)致電子秤的非線性誤差增大，怎么消除，若要增 加輸出靈敏度，應(yīng)采取哪些措施？ 答：環(huán)

6、境因素和實驗器材的校正不準(zhǔn)會導(dǎo)致非線性誤差增大， 通過多次校正, 通過調(diào)節(jié)變位器可以減小甚至是消除誤差，若要增加輸出靈敏度可以增加相 形放大電路。 實驗五數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表5 1記錄的數(shù)據(jù)得到的Vop-pX曲線如下： 分別作出量程為 1mn和3mn靈敏度和非線性誤差： （這段的位移范圍是：1.627mr 3.627mm 輸出電壓范圍是：2800m 1900mV 由上圖可知：Sj610mV /mm計算非線性誤差的公式為：fm/ yFs m 2.6 2800 2800 7R 2800（ 1 J0.9981）2.66mV （這段的位移范圍是：7.127mr 13.127mm輸出電壓范圍是

7、：240m 3500mV 由上圖可知：s2547.31mV/mm 計算非線性誤差的公式為：f m/yFs m 3500 （1 R） 3500（1. 0.9965） 7mV f2 7/3500 100%0.2% 思考題： 1、用差動變壓器測量較高頻率的振幅，例如1KHZ的振動振幅，可以嗎？差 動變壓器測量頻率的上限受什么影響？ 答:可以，一般說來， 差動變壓器是用于測量位移、壓力、振動等非電量參量的傳感器件的。因 而，其靈敏度要求高，線性要好。因而，要采用線性整流電路來進(jìn)行整流。線性整流電路的構(gòu)成是： 一個將整流電路接到 反相運算放大器的反饋回路里并在此輸出。運算放大器、整流電路及其外圍電 路影

8、響其上限頻率。 2、是分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同 答:差動變壓器一般用于作為檢測元件，而一般變壓器一般作為電源變換部件或者信號轉(zhuǎn)換部件。 以E型為例。一般變壓器的2個E型鐵芯（磁芯）是固定在一起的緊耦合，不希望工作中有任何移動， 否則會產(chǎn)生噪聲，大功率時甚至可能損壞。而差動變壓器的2個E型鐵芯（磁芯）則相反。差動變壓 器一般分為變面積式和變氣隙式。變面積式差動變壓器的2個E型鐵芯（磁芯）不是固定在一起的， 隨工作需要移動或者旋轉(zhuǎn)。差動變壓器有2個線圈，一個是激勵線圈，另一個是檢測線圈，一般在激 勵線圈諸如一個固定頻率固定幅度的信號，通過在檢測線圈中的信號獲取差動變壓器的變化數(shù)據(jù)，進(jìn)

9、而可以計算出距離、角度或者速度。 實驗七數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原始記錄紙上的表7-1記錄的數(shù)據(jù)得到的幅頻特性曲線如下: 思考題: 1、提高激勵頻率有哪些優(yōu)點？但是過高的激勵頻率又會帶來哪些不利因 素？應(yīng)怎樣確定激勵頻率？ 答：適當(dāng)?shù)奶岣呒铑l率會是輸出電壓的幅度值也變大，但是當(dāng)激勵頻率過 高到超過某一個值的時候，又會使得輸出電壓幅值逐漸減小，所以應(yīng)將激勵 頻率控制在小于某個能使輸出電壓幅度值達(dá)到最大的那個頻率，然后在這個 前提下適當(dāng)?shù)奶岣呒铑l率，得到理想的輸出電壓幅度值。 2、若用差動變壓器式傳感器測量振動，測量的頻率受什么限制？ 答：運算放大器、整流電路及其外圍電路影響其上限頻率。同時可能受鐵磁材

10、料磁感應(yīng)頻率響應(yīng)上 限影響。但是原則上來說沒影響，因為就算磁材料不響應(yīng)的高頻，線圈本身的磁場還是有互感現(xiàn)象， 只不過早已偏離了線性區(qū)域了，得到的結(jié)論也不準(zhǔn)了，需要修正才行 實驗八數(shù)據(jù)處理 根據(jù)表81數(shù)據(jù)作出的電容傳感器位移與輸出電壓關(guān)系圖如下所示： 由上圖可知：靈敏度 s 205.54mV/mm 計算非線性誤差的公式為：f m/ yFs m 585 585 R 585(1、0.9978)0.64mV f 0.64/585 100%0.11% 思考題： 1、電容傳感器和電感傳感器相比，有哪些優(yōu)缺點？ 答：電容器傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，靈敏度高，零磁滯，真空兼容，過載能力強(qiáng)，動態(tài) 響應(yīng)特

11、性好和對高溫、輻射、強(qiáng)振等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等。缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布 電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜等。 2、簡述什么是傳感器的邊緣效應(yīng)，它會對傳感器的性能帶來哪些不利影響？ 答：電容式傳感器極板之間存在靜電場，式邊緣處的電場分布不均勻，造成電容的邊緣效應(yīng)，這相當(dāng) 于再傳感器的電容里并聯(lián)了一個電容，這就叫邊緣效應(yīng)。不利影響：會引起極板間的電場分布不均， 導(dǎo)致非線性問題仍讓存在，且靈敏度下降。 實驗九數(shù)據(jù)處理 根據(jù)表9 1數(shù)據(jù)做出VX曲線如下圖所示： 根據(jù)數(shù)據(jù)計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差 首先將所測得的數(shù)據(jù)分成三段，并分別求在這三個不同線性范圍時的靈

12、敏度 和非線性誤差 第一段：位移范圍是：0.2mn 2.2mm輸出電壓范圍是：-77.6mV -508mV; 其V X曲線如下圖所示： 由上圖可知：靈敏度 s1210.80mV/mm 計算非線性誤差的公式為：fm/ yFs 10.61/508 100%0.12% 第二段：位移范圍是：2.4mn4.4mm輸出電壓范圍是：586mV 816mV ； 其V X曲線如下圖所示： 可知：靈敏度 2114.73mV/mm 第二段：位移范圍是：4.6mn 6.6mm輸出電壓范圍是： 827mV 873mV ; 其V X曲線如下圖所示： 由上圖可知：靈敏度 322.364mV/mm 譏 873 873 R 873(10.9099) 40.15mv 340.15/873 100% 4.6% 思考題：歸納總結(jié)霍爾元件的誤差主要有哪幾種，各自的產(chǎn)生原因是什么，應(yīng) 怎樣進(jìn)行補(bǔ)償。 答：（1）零位誤差。零位誤差由不等位電勢所造成，產(chǎn)生不等位電勢的主要 原因是：兩個霍爾電極沒有安裝在同