傳感器實驗報告

1、實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗四、實驗結(jié)果：表1：重量（g）20406080100120140160180200電壓（mv）254975100126148175199225248由表1可得出：計算系統(tǒng)靈敏度SU/W=1.25mv/g; 非線性誤差=m/yFS ×100=40%五、思考題： 單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。答：正、負(fù)應(yīng)變片都可以，因為正負(fù)對單臂電橋的傳感器特性無影響總結(jié)：由圖可知，單臂電橋理想下是線性的，但實際存在非線性誤差。實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗五：實驗結(jié)果：重量（g）02

2、0406080100120140160180200電壓（mv）09182837475666758594靈敏度S2UW=0.45mv/g，非線性誤差=43.04mv/94=45.8%六思考題：1、半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊（2）鄰邊。 答：應(yīng)放在鄰邊。2、橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。答：因為電橋原理上存在非線性誤差。總結(jié)：由圖可知，半橋的傳感器特性曲線非線性得到了改善，電橋輸出靈敏度提高。實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗四、實驗步驟：1、 將托盤安裝

3、到應(yīng)變傳感器的托盤支點上。 將實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零： 用導(dǎo)線將實驗?zāi)０迳系?#177;15v、插口與主機(jī)箱電源±15v、分別相連，再將實驗?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?V i 0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器R W3 大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn) 2 圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到 2V檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器R W4 ，使電壓表顯示為零。2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖 31 接線。實驗方法與實驗二相同，將實驗數(shù)據(jù)填入表 3畫出實驗曲線；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計算。實驗完畢，關(guān)閉電源。五：實驗結(jié)果：重量（g）02040608

4、0100120140160180200電壓（mv）0163249668299116132149166靈敏度S2UW=0.81mv/g，非線性誤差=90.7mv/166=54.6%六、思考題：1、測量中，當(dāng)兩組對邊（R 1 、R 3 為對邊）電阻值R相同時，即R 1 R 3 ，R 2 R 4 ，而R 1 R 2 時，是否可以組成全橋： （1）可以（2）不可以。答：可以。2 某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖 32，如何利用這四片應(yīng)片組成電橋，是否需要外加電阻。答：將這兩組應(yīng)變片按照兩個不同方向貼在棒材上，利用兩組不同的測量值即可組成一個全路電橋，不需要外加電阻實驗五

5、直流全橋的應(yīng)用電子秤實驗 五：實驗結(jié)果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）020406080100120140160180200由圖知：誤差：0%，線性誤差：0%實驗六 金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響實驗五：實驗結(jié)果：Uo1=0.2v,Uot=0.204v;=(0.204-0.2)/0.2*100%=2%六、思考題： 金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除方法？答：可以通過以下幾種方法消除：溫度自補(bǔ)償法、電橋線路補(bǔ)償法、輔助測量補(bǔ)償法、熱敏電阻補(bǔ)償法、計算機(jī)補(bǔ)償法等。而最常用的是溫度自補(bǔ)償法和電橋線路補(bǔ)償法。溫度補(bǔ)償法：利用溫度補(bǔ)償片進(jìn)行補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償片是一種特制

6、的.具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片，將其粘貼在被測件上，當(dāng)溫度變化時，與產(chǎn)生的附加應(yīng)變片相互抵消。電橋線路補(bǔ)償法：電橋補(bǔ)償是最常用的、效果最好的補(bǔ)償方法，應(yīng)變片通常作為平衡電橋的一個臂來測量應(yīng)變。實驗七 交流全橋的應(yīng)用振動測量實驗五：實驗結(jié)果：f（Hz）12345678910Vo（p-p）0.040.016-0.004-0.0020.0070.0240.0300.0320.0340.036六、思考題：1、請歸納直流電橋和交流電橋的特點。直流電橋是一種利用比較法精確測量電阻的方法,也是電學(xué)中一種很基本的電路連接方式。 交流電橋是由電阻,電容或電感等元件組成的橋式電路,交流電橋不但可以測交流電阻,電感,

7、電容;還可以測量材料的介電常數(shù),電容器的介質(zhì)損耗,線圈間的互感系數(shù)和耗合系數(shù),磁性材料的磁導(dǎo)率和液體的電導(dǎo)率。2、定性分析如下移相器和相敏檢波器電路工作原理。移相器電路原理：利用阻容電路達(dá)到移相目的。相敏檢波器電路的原理:由施密特開關(guān)電路及運放組成的相敏檢波器電路的原理實驗九 差動變壓器的性能實驗五：實驗結(jié)果：X(mm)0.10.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1V（mv）257234223206196168163150136124104靈敏度S= -66.042mv/mm當(dāng)X=±1mm時（1）     

8、0;       X=1時，y=185mv（2）             X=-1時，y=319mv當(dāng)x=±3mm時（1）             x=3mm時，y=54mv（2）         &

9、#160;   x=-3mm時y=450mv六、思考題 ：1、用差動變壓器測量振動頻率的上限受什么影響？受鐵磁材料磁感應(yīng)頻率響應(yīng)上限影響2、試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？差動變壓器的工作原理類似一般電源變壓器的作用原理，差動變壓器在使用時采用了兩個二次繞組反向串接，以差動方式輸出，當(dāng)銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同，由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零實驗十一 差動變壓器零點殘余電壓補(bǔ)償實驗實驗結(jié)果：六、思考題：零點殘余電壓是什么波形？所謂零點殘余電壓,是指銜鐵位于中間位置時的差動輸出電壓。理想情況是在零點

10、時,兩個次級線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反,差動輸出電壓為零。波形為一個向兩邊延升的V型。實際情況為在0點輸出電壓大于0，為一個U型波形。實驗十二 差動變壓器的應(yīng)用振動測量實驗 3、根據(jù)實驗結(jié)果作出梁的振幅頻率特性曲線，指出自振頻率的大致值，并與實驗七用應(yīng)變片測出的結(jié)果相比較。4、保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，同樣實驗可得到振幅與電壓峰峰值 Vp-p 曲線（定性） 。注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在自振頻率附近振幅過大。實驗完畢，關(guān)閉電源。五：實驗結(jié)果：F(HZ)25811141720232628Vp-p（v）0.1150.1430.1570.4180.1370.1230.1

11、160.1160.1150.103五、思考題：1、如果用直流電壓表來讀數(shù)，需增加哪些測量單元，測量線路該如何？答：增加整流電路，把交流轉(zhuǎn)化為所需要的直流。2、利用差動變壓器測量振動，在應(yīng)用上有些什么限制？答：輸入只能是交流，而且交流頻率有上限實驗十四 直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗五、實驗結(jié)果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）72552034517583-78-234-353-464-573 根據(jù)上圖和實驗數(shù)據(jù)，x屬于0.2，1.0區(qū)間時，霍爾傳感器的靈敏度為：k=(725-83)/(0.8-0.2)=1070在x屬于1.2，2.0區(qū)間，霍爾

12、傳感器的靈敏度為：K=(-78+573)/(1.2-2.0)=495六、思考題：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：由霍爾傳感器的工作原理可知，U=KIB；即霍爾元件實際感應(yīng)的是所在位置的磁場強(qiáng)度B的大小。實驗中，霍爾元件衛(wèi)衣的線性性實際上反映了空間磁場的線性分布，揭示了元件測量處磁場的線性分布。實驗十五交流激勵時霍爾式傳感器的位移實驗 五：實驗結(jié)果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）-728-645-566-485-412-328-253-174-99-24實驗十六 霍爾測速實驗五：實驗結(jié)果：電壓（V）2345678910

13、11轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）0225368544677799930112212451355六、思考題：1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上有否限制答：有，測量速度不能過慢，因為磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過長，大于讀取脈沖信號的電路的工作周期，就會導(dǎo)致計數(shù)錯誤。2、本實驗裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？答：如果霍爾是單極的，可以只用一只磁鋼，但可靠性和精度會差一些；如果霍爾是雙極的，那么必須要有一組分別為n/s極的磁鋼去開啟關(guān)斷它，那么至少要兩只磁鋼。實驗十九 電渦流傳感器位移實驗五、實驗結(jié)果：X(mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)10.2810.3810.6410.801

14、0.9611.1211.2711.3311.40六、思考題：1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測量±5mm 的量程應(yīng)如何設(shè)計傳感器？答：電渦流傳感器的量程與金屬導(dǎo)體的電阻率c，探頭的面積S，厚度t，線圈的勵磁電流角頻率以及線圈與金屬塊之間的距離x等參數(shù)有關(guān)。將探頭換為鐵，面積盡量減小2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測量時，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。答：在量程都處于線性區(qū)域時，先選擇靈敏度較大的探頭。當(dāng)量程超出某一個探頭的線性區(qū)間時，再選擇量程較大的。如果還需擴(kuò)大量程，可以縮小探頭面積。實驗二十 被測體材質(zhì)對電渦流傳感器特性影響 五、實驗結(jié)果：X(mm)0.10.20.3

15、0.40.50.60.70.80.9V(v)4.995.385.706.116.4786.8017.2567.617.956X(mm)1.01.11.21.31.41.51.61.71.8V(v)8.2788.598.899.209.469.7210.0010.2110.45X(mm)1.92.02.12.22.32.42.52.62.7V(v)10.6610.8711.0811.2511.3511.4211.4411.4611.46實驗二十一 被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗 五、實驗結(jié)果：X(mm)1.04 2.04 3.04 4.04 5.04 6.04 7.04 8.04 9

16、.04 10.04 被測體11.78 4.26 5.84 6.84 7.437.80 8.038.218.308.36 被測體22.574.816.326.847.557.948.198.318.408.46被測物體1：傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.625% ；非線性誤差f=0.043%被測物體2：傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.562% ；非線性誤差f=0.051%結(jié)論：通過實驗可知，由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，當(dāng)被測物體為圓柱且探頭中心線與軸心線正交時，被測軸直徑小會導(dǎo)致傳感器的靈敏度會下降，被測體表面越小，靈敏度下降越多。所以鋁片的靈敏度大于鋁柱的靈敏度。實驗二十二 電渦流傳感器測量振動實

17、驗五、實驗結(jié)果：F(HZ)3579111315171921V(v)0.0520.0570.0750.0870.1950.2890.0730.0590.0520.044六、思考題：1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動？還需要添加什么單元，如何實行？答：不能，因為輸出電壓隨振動不斷變化?？梢蕴砑右粋€峰值采樣電路，將其輸出接到數(shù)顯表，則可以通過數(shù)顯表的變化來觀察振動強(qiáng)弱變化2、當(dāng)振動臺振動頻率一定時(如 12Hz)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅值可以改變振動臺振動幅度，如何利用電渦流傳感器測量振動臺的振動幅度?答：將輸出值接到示波器，測量輸出信號的峰峰值，則此峰峰值對應(yīng)一個振動幅度。將測得的峰峰值帶入兩者關(guān)系公式

18、，即可得到幅度。實驗二十四 光纖傳感器的位移特性實驗五、實驗結(jié)果：X(mm)12.112.212.312.412.512.612.712.812.913.0V(v)2.552.632.672.722.752.812.842.852.862.87系統(tǒng)的靈敏度K=0.356v/mm ；非線性誤差通常用相對誤差L表示：L=(Lmax/yFS)= 3.55%，Lmax一最大非線性誤差； yFS量程輸出。 六、思考題：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：光纖傳感器是通過收集被測物體反射回來的光，并將反射回來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號因此要求被測物體表面粗糙程度均勻，要干凈沒有污點而且光潔度要好，黑色不接受。實驗二十五 光電轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗五、實驗結(jié)果：V2345678910N396285109132154177201230（1）計算系統(tǒng)靈敏度. n=（62-39）+（85-62）+（109-85）+（132-109）+（154-132）+(230-201)）/8=23.875n V=1v S=n/v=23.875n/v（2）計算非線性誤差：m=(39+62+85+109+132+154+177+201+230)/9=132.1Yfs=230