檢測技術實驗

1、實驗五 壓電式、霍爾式傳感器（二） 直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗一、實驗目的：了解霍爾式傳感器原理與應用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應，霍爾電勢UH=KHIB，當霍爾元件處在梯度磁場中運動時，它就可以進行位移測量。三、需用器件與單元：霍爾傳感器實驗模板、霍爾傳感器、直流源±4V、±15、測微頭、數(shù)顯單元。四、實驗步驟：1、將霍爾傳感器按圖5-2安裝?；魻杺鞲衅髋c實驗模板的連接按圖5-3進行。1、3為電源±4，2、4為輸出。圖5-2 霍爾傳感器安裝示意圖2、開啟電源，調節(jié)測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置再調節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。圖5-3 霍爾傳感器位移 直流激勵

2、實驗接線圖3、旋轉測微頭向軸向方向推進，每轉動0.2mm記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表5-1。表5-1X(mm)-4-3-2-1012345V(v)-0.15-0.088-0.045-0.01400.0150.0440.0550.0660.078作出V-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。 靈敏度s=0.0158非線性誤差f=0.0017五、思考題：1）本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？答: 霍爾元件位移的線性度實際上反映的是磁場大小的變化。2）請思考解釋本實驗中的“信號獲取電路”的原理及電路參數(shù)。答:首先，由1、3端給霍爾元件提供4V電源,經(jīng)過

3、滑動變阻器Rw1;然后，2、4端接入輸入信號，經(jīng)IC放大后輸出電壓，輸出顯示。實驗六 光電與光纖傳感器（一） 光纖傳感器的位移特性實驗一、實驗目的：了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實驗采用的是導光型多模光纖，它由兩束光纖組成Y型光纖，探頭為半圓分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦即探頭，它與被測體相距，由光源發(fā)出的光通過光纖傳到端部射出后再經(jīng)被測體反射回來，由另一束光纖接收反射光信號再由光電轉換器轉換成電壓量，而光電轉換器轉換的電壓量大小與間距有關，因此可用于測量位移。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感

4、器實驗模板、數(shù)顯單元、測微頭、直流源±15V、反射面。四、實驗步驟：1、根據(jù)圖6-1安裝光纖位移傳感器，二束光纖插入實驗板上光電變換座孔上。其內部已和發(fā)光管及光電轉換管T相接。圖6-1 光纖傳感器安裝示意圖2、將光纖實驗模板輸出端V01與數(shù)顯單元相連，見圖6-2。圖6-2 光纖傳感器位移實驗接線圖3、調節(jié)測微頭，使探頭與反射平板輕微接觸。4、實驗模板接入±15V電源，合上主控箱電源開關，調RW使數(shù)顯表顯示為零。5、旋轉測微頭,被測體離開探頭,每隔0.1mm讀出數(shù)顯表值,將其填入表9-1。表6-1光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X(mm)00.10.20.30.40.50.6

5、0.70.80.9V(mv)01851871171551922342783096、根據(jù)表6-1數(shù)據(jù)，作光纖位移傳感器的位移特性，計算在量程1mm時靈敏度和非線性誤差。V-X曲線靈敏度和非線性誤差靈敏度s=35.570%非線性誤差f=0.511%五、思考題：1）光纖位移傳感器測位移時對被測體的表面有些什么要求？答: 要求被測表面能夠反射大部分光.2）請思考解釋本實驗中的“信號獲取電路”的原理及電路參數(shù)。答:首先Dw是產(chǎn)生入射光, 經(jīng)運放IC1電路, 將光信號轉換成電信號；然后由D送出反射回的光信號，經(jīng)過轉換形成電信號，經(jīng)過后面的IC1、IC2運放和電容、電阻放大，形成能夠讀出的電信號。（三） 光

6、纖傳感器測速實驗一、實驗目的：了解光纖位移傳感器用于測量轉速的方法。二、基本原理：利用光纖位移傳感器探頭對旋轉體被測物反射光的明顯變化產(chǎn)生的電脈沖，經(jīng)電路處理即可測量轉速。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、數(shù)顯單元測轉速檔、直流源±15V、轉速調節(jié)2-24V，轉動源單元。四、實驗步驟：1、將光纖傳感器按圖4-5裝于傳感器支架上，使光纖探頭與電機轉盤平臺中反射點對準。2、按圖6-2，將光纖傳感器實驗模板輸出V01與數(shù)顯電壓表VI端相接，接上實驗模板上±15V電源，數(shù)顯表的切換開關選擇開關撥到2V檔。用手轉動圓盤，使探頭避開反射面（暗電流），合上主控箱電源開關

7、，調節(jié)RW使數(shù)顯表顯示接近零（）。再用手轉動圓盤，使光纖探頭對準反射點，調節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復、步驟，直至兩者的壓差值最大，再將V01與轉速頻率數(shù)顯表Fin輸入端相接，數(shù)顯表的波段開關撥到轉速檔。3、將轉速調節(jié)2-24V，接入轉動電源24V插孔上，使電機轉動，逐漸加大轉速源電壓。使電機轉速盤加快，固定某一轉速觀察并記下數(shù)顯表上讀數(shù)n1。注意：電機不可滿量程24v供電。4、固定轉速電壓不變，將選擇開關撥到頻率測量檔，測量頻率記下頻率讀數(shù)，根據(jù)轉盤上的測速點數(shù)折算成轉速值n2。5、將實驗步驟4與實驗步驟3比較，以轉速n1作為真值計算二種方法的測速誤差（相對誤差），相對誤差r=(n

8、1-n2)/n1)×100%。表6-2控制速度的直流電機電壓值（V）6.256.577.017.487.978.339.079.8710.3011.09轉速表示值(轉/分)23394550587075889092頻率表示值（HZ）58910111214161717相對誤差r為：r（%）-8.6957-2.5641005.172414.28576.66679.09095.55567.6087五、思考題：測量轉速時轉速盤上反射（或吸收點）的多少與測速精度有否影響，你可以用實驗來驗證比較轉盤上是一個黑點的情況。答：會影響。當轉盤上是12個白點時，即使有遺漏的現(xiàn)象也不明顯，而像實驗中只用到一

9、個白點，漏掉一個點，就少記錄一圈，因此誤差較大。（四） 光電轉速傳感器的轉速測量實驗一、實驗目的：了解光電轉速傳感器測量轉速的原理及方法。二、基本原理：光電式轉速傳感器有反射型和直射型二種，本實驗裝置是反射型的，傳感器部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源在轉盤上反射后由光電管接受轉換成電信號，由于轉盤有黑白相間的12個間隔，轉動時將獲得與轉速及黑白間隔數(shù)有關的脈沖，將電脈計數(shù)處理即可得到轉速值。三、需用器件與單元：光電轉速傳感器、5V直流電源、轉動源單元及轉速調節(jié)2-24V、數(shù)顯轉速頻率表。四、實驗步驟：1、光電轉速傳感器安裝如圖4-5所示，在傳感器支持架上光電轉速傳感器，調節(jié)高度，使傳感器端

10、面離平臺表面2-3mm，將傳感器引線分別插入相應插孔，其中紅色接入直流電源+5V，黑色為接地端，藍色輸入主控箱Fin 。轉速頻率表置“轉速”檔。2、將轉速調節(jié)2-24V接到轉動源24V插孔上。注意：電機不可滿量程24v供電。3、合上主控箱電源開關，使電機轉動并從轉速頻率表上觀察電機轉速。如顯示轉速不穩(wěn)定，可調節(jié)傳感器的安裝高度。表6-2控制速度的直流電機電壓值（V）5.035.586.016.517.077.518.238.919.4610.14轉速表示值（轉/分）45577693104114130147165191頻率表示值（HZ）9111518202226293338五、思考題：已進行的實驗中用了多種傳感器測量轉速，試分析比較一下哪種方法最簡單、方便。答：已做過的試驗中，包含霍爾傳感器、磁電式、光電轉速傳感器，霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，測量范圍廣；精度高：在工作溫度區(qū)內精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量；線性度好：優(yōu)于0.1%；動態(tài)性能好：響應時間小于1s跟蹤速度di/dt高于50A