傳感器試驗指導(dǎo)書

本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器試驗指導(dǎo)書THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

THSRZ-2型傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置簡介

一、概述

“THSRZ-2型傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置〞是將傳感器、檢測技術(shù)及計算機(jī)控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，開發(fā)成功的新一代傳感器系統(tǒng)試驗設(shè)備。適用于各大、中專院校開設(shè)“傳感器原理〞、“非電量檢測技術(shù)〞、“工業(yè)自動化儀表與控制〞等課程的試驗教學(xué)。

二、裝置特點

1.試驗臺桌面采用高絕緣度、高強(qiáng)度、耐高溫的高密度板，具有接地、漏電保護(hù)、采用高絕緣的安全型插座，安全性符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；

2.完全采用模塊化設(shè)計，將被測源、傳感器、檢測技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，使學(xué)生能夠更全面的學(xué)習(xí)和把握信號傳感、信號處理、信號轉(zhuǎn)換、信號采集和傳輸?shù)恼麄€過程；

3.緊湊聯(lián)系傳感器與檢測技術(shù)的最新進(jìn)展，全面展示傳感器相關(guān)的技術(shù)。

三、設(shè)備構(gòu)成

試驗裝置由主控臺、檢測源模塊、傳感器及調(diào)理（模塊）、數(shù)據(jù)采集卡組成。1.主控臺

(1)信號發(fā)生器：1k～10kHz音頻信號，Vp-p=0～17V連續(xù)可調(diào)；

(2)1～30Hz低頻信號，Vp-p=0～17V連續(xù)可調(diào)，有短路保護(hù)功能；

(3)四組直流穩(wěn)壓電源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五檔輸出、0～5V可調(diào)，有短路保

護(hù)功能；

(4)恒流源：0～20mA連續(xù)可調(diào)，最大輸出電壓12V；

(5)數(shù)字式電壓表：量程0～20V，分為200mV、2V、20V三檔、精度0.5級；

(6)數(shù)字式毫安表：量程0～20mA，三位半數(shù)字顯示、精度0.5級，有內(nèi)側(cè)外測功能；(7)頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍1～9999rpm；(8)計時器：0～9999s，確切到0.1s；

(9)高精度溫度調(diào)理儀：多種輸入輸出規(guī)格，人工智能調(diào)理以及參數(shù)自整定功能，先進(jìn)控制算

法，溫度控制精度±0.5C。

2.檢測源

加熱源：0～220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫～120C；轉(zhuǎn)動源：0～24V直流電源驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)在0～3000rpm；振動源：振動頻率1Hz～30Hz（可調(diào)），共振頻率12Hz左右。

選配

制冷井：半導(dǎo)體制冷，溫度范圍：-5C～室溫；

單容水箱：分為儲水箱和液位水箱，儲水箱5L，液位0～180mm，24V直流泵，流量0～0.1m/h。3.各種傳感器

包括應(yīng)變傳感器：金屬應(yīng)變傳感器、差動變壓器、差動電容傳感器、霍爾位移傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、光纖位移傳感器、電渦流傳感器、壓電加速度傳感器、磁電傳感器、PT100、

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0THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

AD590、K型熱電偶、E型熱電偶、Cu50、PN結(jié)溫度傳感器、NTC、PTC、氣敏傳感器（酒精敏感，可燃?xì)怏w敏感）、濕敏傳感器、光敏電阻、光敏二極管、紅外傳感器、磁阻傳感器、光電開關(guān)傳感器、霍爾開關(guān)傳感器。

選配

包括扭矩傳感器、光纖壓力傳感器、超聲位移傳感器、PSD位移傳感器、CCD電荷耦合傳感器：、圓光柵傳感器、長光柵傳感器、液位傳感器、渦輪式流量傳感器。

4.處理電路

包括電橋、電壓放大器、差動放大器、電荷放大器、電容放大器、低通濾波器、渦流變換器、相敏檢波器、移相器、V/I、F/V轉(zhuǎn)換電路、直流電機(jī)驅(qū)動等

5.數(shù)據(jù)采集

高速USB數(shù)據(jù)采集卡：含4路模擬量輸入，2路模擬量輸出，8路開關(guān)量輸入輸出，14位A/D轉(zhuǎn)換，A/D采樣速率最大400kHz。

上位機(jī)軟件：本軟件協(xié)同USB數(shù)據(jù)采集卡使用，實時采集試驗數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)或靜態(tài)處理和分析，雙通道虛擬示波器、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器、腳本編輯器功能。

四、試驗項目

常規(guī)試驗：

試驗一金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能試驗試驗二金屬箔式應(yīng)變片――半橋性能試驗試驗三金屬箔式應(yīng)變片――全橋性能試驗

試驗四金屬鉑式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較試驗試驗五直流全橋的應(yīng)用——電子稱試驗試驗六移相試驗試驗七相敏檢波試驗試驗八交流全橋性能測試試驗試驗九交流鼓舞頻率對全橋的影響試驗十交流全橋振幅測量試驗

試驗十一擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器的壓力測量試驗試驗十二差動變壓器性能試驗

試驗十三差動變壓器零點剩余電壓補(bǔ)償試驗試驗十四鼓舞頻率對差動變壓器特性的影響試驗試驗十五差動變壓器測試系統(tǒng)的標(biāo)定試驗十六差動變壓器的應(yīng)用——振動測量試驗試驗十七差動變壓器傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗試驗十八差動電感式傳感器位移特性試驗試驗十九差動電感式傳感器振動測量試驗試驗二十鼓舞頻率對電感式傳感器的影響試驗二十一電容式傳感器的位移特性試驗

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試驗二十二電容式傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗試驗二十三電容傳感器動態(tài)特性試驗

試驗二十四直流鼓舞時霍爾傳感器的位移特性試驗試驗二十五交流鼓舞時霍爾式傳感器的位移特性試驗試驗二十六霍爾式傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗試驗二十七霍爾式傳感器振動測量試驗試驗二十八霍爾測速試驗

試驗二十九磁電式傳感器的測速試驗試驗三十壓電式傳感器振動試驗試驗三十一電渦流傳感器的位移特性試驗

試驗三十二被測體材質(zhì)、面積大小對電渦流傳感器的特性影響試驗試驗三十三電渦流傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗試驗三十四電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量試驗試驗三十五電渦流傳感器測量振動試驗試驗三十六光纖傳感器位移特性試驗試驗三十七光纖傳感器的測速試驗試驗三十八光纖傳感器測量振動試驗試驗三十九光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量試驗試驗四十磁敏元件轉(zhuǎn)速測量試驗試驗四十一光敏電阻特性測試試驗試驗四十二聲傳感器試驗

試驗四十三光敏電阻應(yīng)用——聲光雙控LED試驗試驗四十四硅光電池特性測試試驗試驗四十五紅外熱釋電傳感器試驗試驗四十六智能調(diào)理儀溫度控制試驗試驗四十七集成溫度傳感器的溫度特性試驗試驗四十八鉑熱電阻溫度特性測試試驗試驗四十九銅熱電阻溫度特性測試試驗試驗五十K型熱電偶測溫試驗試驗五十一E型熱電偶測溫試驗試驗五十二熱電偶冷端溫度補(bǔ)償試驗試驗五十三PN結(jié)溫度特性測試試驗試驗五十四熱敏電阻溫度特性測試試驗

試驗五十五負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）測溫試驗試驗五十六氣敏（酒精）傳感器試驗試驗五十七氣敏（可燃?xì)怏w）傳感器試驗試驗五十八濕敏傳感器試驗

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試驗五十九直流電機(jī)驅(qū)動試驗試驗六十I/V、F/V轉(zhuǎn)換試驗試驗六十一智能調(diào)理儀轉(zhuǎn)速控制試驗選做試驗：

試驗一超聲波測距試驗試驗二扭矩傳感器試驗試驗三CCD傳感器測徑試驗

試驗四光纖壓力傳感器壓力測量試驗試驗五PSD位置測量試驗試驗六園光柵傳感器應(yīng)用試驗試驗七長光柵傳感器應(yīng)用試驗試驗八計算機(jī)位置控制試驗

試驗九擴(kuò)散硅壓力傳感器應(yīng)用——液位測量試驗試驗十渦輪番量傳感器流量檢測試驗

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試驗一金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、試驗儀器：

應(yīng)變傳感器試驗?zāi)K、托盤、砝碼、數(shù)顯電壓表、±15V、±4V電源、萬用表（自備）。三、試驗原理：

電阻絲在外力作用下發(fā)活力械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為

?R?k??（1-1）R式中

?R為電阻絲電阻相對變化；Rk為應(yīng)變靈敏系數(shù)；?l??為電阻絲長度相對變化。

l金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感組件。如圖1-1所示，將四

個金屬箔應(yīng)變片分別貼在雙孔懸臂梁式彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。

圖1-1雙孔懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構(gòu)圖

通過這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換彈性體被測部位受力狀態(tài)變化，電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R5=R6=R7=R為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個單臂電橋，其輸出電壓

U0?E?4?R/R（1-2）

1?R1??2RE為電橋電源電壓；

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THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

式1-2說明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L=?1?R??100%。2R

圖1-2單臂電橋面板接線圖

四、試驗內(nèi)容與步驟

1．應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350Ω。

2．差動放大器調(diào)零。從主控臺接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端Uo2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調(diào)到增益最大位置（順時針轉(zhuǎn)終究），調(diào)理電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關(guān)閉主控臺電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）

3．按圖1-2連線，將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構(gòu)成一個單臂直流電橋。

4．加托盤后電橋調(diào)零。電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，預(yù)熱五分鐘，調(diào)理Rw1使電壓表顯示為零。

5．在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄下來試驗結(jié)果，填入下表。重量(g)電壓(mV)五、試驗報告

1．根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）；2．計算單臂電橋的非線性誤差δf1=Δm/yF..S×100％。

式中Δm為輸出值（屢屢測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yF·S為滿量程（200g）輸出平均值。

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6．試驗終止后，關(guān)閉試驗臺電源，整理好試驗設(shè)備。THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

六、本卷須知

試驗所采用的彈性體為雙孔懸臂梁式稱重傳感器，量程為1kg，最大超程量為120％。因此，加在傳感器上的壓力不應(yīng)過大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！

試驗二金屬箔式應(yīng)變片——半橋性能試驗

一、試驗?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。二、試驗儀器：同試驗一三、試驗原理：

不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，如圖2-1。電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善，當(dāng)兩只應(yīng)變片的阻值一致、應(yīng)變數(shù)也一致時，半橋的輸出電壓為U0?式中

E?k??E?R（2-1）??22R?R為電阻絲電阻相對變化；Rk為應(yīng)變靈敏系數(shù)；?l??為電阻絲長度相對變化；

lE為電橋電源電壓。

式2-1說明，半橋輸出與應(yīng)變片阻值變化率呈線性關(guān)系。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．應(yīng)變傳感器已安裝在應(yīng)變傳感器試驗?zāi)K上，可參考圖1-1。2．差動放大器調(diào)零，參考試驗一步驟2。

3．按圖2-1接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩只應(yīng)變片接入電橋的鄰邊。4．加托盤后電橋調(diào)零，參考試驗一步驟4。

5．在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄下來試驗結(jié)果，填入下表。重量(g)電壓(mV)五、試驗報告

根據(jù)所得試驗數(shù)據(jù)，計算靈敏度L=ΔU/ΔW和半橋得非線性誤差δ六、思考題

引起半橋測量時非線性誤差的原因是什么？

f2。

6．試驗終止后，關(guān)閉試驗臺電源，整理好試驗設(shè)備。

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圖2-1半橋面板接線圖

試驗三金屬箔式應(yīng)變片——全橋性能試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解全橋測量電路的優(yōu)點。二、試驗儀器：

同試驗一。

三、試驗原理：

全橋測量電路中，將受力性質(zhì)一致的兩只應(yīng)變片接到電橋的對邊，不同的接入鄰邊，如圖3-1，當(dāng)應(yīng)變片初始值相等，變化量也相等時，其橋路輸出

Uo=E?式中E為電橋電源電壓。

?R（3-1）R?R為電阻絲電阻相對變化；R式3-1說明，全橋輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差得到進(jìn)一步改善。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．應(yīng)變傳感器已安裝在應(yīng)變傳感器試驗?zāi)K上，可參考圖1-1。2．差動放大器調(diào)零，參考試驗一步驟2。

3．按圖3-1接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩對應(yīng)變片分別接入電橋的鄰邊。4．加托盤后電橋調(diào)零，參考試驗一步驟4。

5．在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄下來試驗結(jié)果，填入下表。

8天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置重量(g)電壓(mV)五、試驗報告

6．試驗終止后，關(guān)閉試驗臺電源，整理好試驗設(shè)備。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，計算靈敏度L=ΔU/ΔW和全橋的非線性誤差δ六、思考題

全橋測量中，當(dāng)兩組對邊（R1、R3為對邊）電阻值R一致時，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時，是否可以組成全橋？

圖3-1全橋面板接線圖

f3。

試驗四金屬鉑式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、試驗儀器

同試驗一。三、試驗原理：

根據(jù)式1-2、2-1、3-1電橋的輸出可以看出，在受力性質(zhì)一致的狀況下，單臂電橋電路的輸出只有全橋電路輸出的1/4，而且輸出與應(yīng)變片阻值變化率存在線性誤差；半橋電路的輸出為全橋電路輸出的1/2。半橋電路和全橋電路輸出與應(yīng)變片阻值變化率成線性。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1．重復(fù)單臂電橋試驗，將試驗數(shù)據(jù)記錄在下表中。

2．保持差動放大電路不變，將應(yīng)變電阻連接成半橋和全橋電路，做半橋和全橋性能試驗，

9天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

并將試驗數(shù)據(jù)記錄在下表中。重量(g)電壓(mV)五、試驗報告

根據(jù)記錄的試驗數(shù)據(jù)，計算并比較三種電橋的靈敏度和非線性誤差。將得到的結(jié)論與理論計算進(jìn)行比較。單臂半橋全橋3．試驗終止后，關(guān)閉試驗臺電源，整理好試驗設(shè)備。

試驗五直流全橋的應(yīng)用——電子稱試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解直流全橋的應(yīng)用及電路的定標(biāo)二、試驗儀器：

同試驗一三、試驗原理：

電子稱試驗原理同試驗三的全橋測量原理，通過調(diào)理放大電路對電橋輸出的放大倍數(shù)使電路輸出電壓值為重量的對應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即成一臺比較原始的電子稱。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．按試驗三的步驟1、2、3接好線并將差動放大器調(diào)零。

2．將10只砝碼置于傳感器的托盤上，調(diào)理電位器Rw3（滿量程時的增益），使數(shù)顯電壓表顯示為0.200V（2V檔測量）。

3．拿去托盤上所有砝碼，觀測數(shù)顯電壓表是否顯示為0.000V，若不為零，再次將差動放大器調(diào)零和加托盤后電橋調(diào)零。

4．重復(fù)2、3步驟，直到確切為止，把電壓量綱V改為重量量綱Kg即可以稱重。5．將砝碼依次放到托盤上并讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，計下試驗結(jié)果，填入下表。

6．去除砝碼，托盤上加一個未知的重物（不要超過1Kg），記錄電壓表的讀數(shù)。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，求出重物的重量。重量(g)電壓(V)7．試驗終止后，關(guān)閉試驗臺電源，整理好試驗設(shè)備。五、試驗報告

根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)，計算電子稱的靈敏度L=ΔU/ΔW，非線性誤差δ

f4。

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THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

2、連接主機(jī)與試驗?zāi)K電源線，按下圖連線組成測試系統(tǒng)，兩個次級線圈必需接成差動狀態(tài)。

圖18-1

3、使差動電感傳感器的鐵芯偏在一邊，使差分放大器有一個較大的輸出，調(diào)理移相器使輸入輸出同相或者反相，然后調(diào)理電感傳感器鐵芯到中間位置，直至差分放大器輸出波形最小。

4、調(diào)理Rw1和Rw2使電壓表顯示為零，當(dāng)銜鐵在線圈中左、右位移時，L2≠L3，電橋失衡，輸出電壓信號的大小與銜鐵位移量成比例。

5、以銜鐵位置居中為起點，分別向左、向右各位移5mm，記錄V、X值并填入下表（每位移0.5mm記錄一個數(shù)值）：X(mm)V0(V)五、試驗報告：

1．根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)依此做出V-X曲線，求出靈敏度S，指出線性工作范圍。

試驗十九差動電感式傳感器振動測量試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解差動電感式傳感器振動測量的原理二、試驗儀器：

差動變壓器、信號源、相敏檢波模塊、差動變壓器試驗?zāi)K、電壓表、示波器、測微儀三、試驗原理：

利用差動動螺管式電感傳感器的靜態(tài)特性測量振動源的動態(tài)參數(shù)。四、試驗內(nèi)容與步驟

1、按差動變壓器振動測量試驗將差動變壓器安裝在振動源模塊上，將傳感器引線插入試驗?zāi)K插座中。

2、按差動電感傳感器位移特性試驗調(diào)整好系統(tǒng)各部器件及電路后，調(diào)整傳感器的高度，使鐵芯位于差動電感的中心，信號源低頻信號輸出Us2接振動源“低頻輸入〞。

2、開試驗臺電源，保持低頻信號輸出幅值不變，改變振蕩頻率，將動態(tài)測試結(jié)果記入下表：

26天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置振動頻率(Hz)56789101112131415182022242630Vop-p(V)五、試驗報告：

在坐標(biāo)上作出V-F曲線六、本卷須知：

振動平臺振動時以與周邊各部件不發(fā)生碰擦為宜，否則會產(chǎn)生非正弦振動。

試驗二十鼓舞頻率對電感式傳感器的影響

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解不同的鼓舞信號頻率對差動螺管式傳感器的影響。二、試驗儀器：

差動變壓器、信號源、相敏檢波模塊、差動變壓器試驗?zāi)K、電壓表、示波器、測微儀三、試驗原理：

電感傳感器的靈敏度與頻率特性密切相關(guān)，對一個系統(tǒng)來講，某一特定頻率時系統(tǒng)最為靈敏，在測試系統(tǒng)中應(yīng)選用這個鼓舞頻率。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1．按差動電感傳感器位移特性試驗將電感傳感器安裝在差動變壓器試驗?zāi)K上，將傳感器引線插入試驗?zāi)K插座中。

2、將差動電感的鼓舞信號（Us100音頻信號）頻率從2KHz起每隔2KHz進(jìn)行一次差動電感傳感器位移特性的操作，并將結(jié)果記入下表：XmmV2KHz4KHz6KHz8KHz10KHz0000000五、試驗報告：

1、根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)，做出V-X曲線，得出靈敏度與鼓舞頻率的關(guān)系。

試驗二十一電容式傳感器的位移特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電容傳感器的結(jié)構(gòu)及特點二、試驗儀器：

電容傳感器、電容傳感器模塊、測微頭、數(shù)顯直流電壓表、直流穩(wěn)壓電源、絕緣護(hù)套

27天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

三、試驗原理：

電容式傳感器是指能將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器它實質(zhì)上是具有一個可變參數(shù)的電容器。利用平板電容器原理：C??Sd??0??r?Sd（21-1）

式中，S為極板面積，d為極板間距離，ε以看出當(dāng)被測物理量使S、d或ε

0真空介電常數(shù)，εr介質(zhì)相對介電常數(shù)，由此可

r發(fā)生變化時，電容量

C隨之發(fā)生改變，假使保持其中兩個參

數(shù)不變而僅改變另一參數(shù)，就可以將該參數(shù)的變化單值地轉(zhuǎn)換為電容量的變化。所以電容傳感器可以分為三種類型：改變極間距離的變間隙式，改變極板面積的變面積式和改變介質(zhì)電常數(shù)的變介電常數(shù)式。這里采用變面積式，如圖11-1兩只平板電容器共享一個下極板，當(dāng)下極板隨被測物體移動時，兩只電容器上下極板的有效面積一只增大，一只減小，將三個極板用導(dǎo)線引出，形成差動電容輸出。

圖21-1四、試驗內(nèi)容與步驟

1．按圖21-2將電容傳感器安裝在電容傳感器模塊上，將傳感器引線插入試驗?zāi)K插座中。

圖21-2

2．將電容傳感器模塊的輸出UO接到數(shù)顯直流電壓表。

3．接入±15V電源，合上主控臺電源開關(guān)，將電容傳感器調(diào)至中間位置，調(diào)理Rw，使得數(shù)顯直流電壓表顯示為0（選擇2V檔）。（Rw確定后不能改動）

4．旋動測微頭推進(jìn)電容傳感器的共享極板（下極板），每隔0.2mm記錄下來位移量X與輸出電壓值V的變化，填入下表21-1

28天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置X(mm)V(mV)五、試驗報告：1．根據(jù)表21-1的數(shù)據(jù)計算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差δf。

試驗二十二電容式傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電容傳感器組成電子稱的原理與方法。二、試驗儀器：

電容傳感器、電容傳感器模塊、直流穩(wěn)壓電源、振動源三、試驗原理：

利用電容傳感器的靜態(tài)位移特性和雙平衡梁的應(yīng)變特性可以組成簡易的電子稱測量系統(tǒng)四、試驗內(nèi)容與步驟：

1、將差動電容傳感器安裝在振動源的傳感器支架上，傳感器引出線接入電容傳感器模塊2、開啟試驗臺電源，將直流電源接入傳感器模塊，在雙平衡梁處于自由狀態(tài)時，調(diào)理安裝電容傳感器支架的高度，使電容傳感器動極板大致在中間位置。調(diào)理電位器Rw使系統(tǒng)輸出電壓為零，輸出接電壓表2V檔。

3、逐個將砝碼放到振動平臺上，為避免電磁鐵的影響，應(yīng)盡量使砝碼靠經(jīng)振動平臺的邊緣，且下一個砝碼加在前一個砝碼的上面。

4、將所稱重量與輸出電壓值記入下表：W(g)V0(V)五、試驗報告：

1．根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)，作出V0-W曲，并在取走砝碼后在平臺放一不知重量之物品，根據(jù)曲線坐標(biāo)值大致求出此物重量。

試驗二十三電容傳感器動態(tài)特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電容傳感器的動態(tài)性能的測量原理與方法。二、試驗儀器：

電容傳感器、電容傳感器模塊、相敏檢波模塊、振蕩器頻率/轉(zhuǎn)速表、直流穩(wěn)壓電源、振動源、示波器。三、試驗原理：

與電容傳感器位移特性試驗原理一致四、試驗內(nèi)容與步驟：

1．將電容傳感器的安裝到振動源傳感器支架上，傳感器引線接入傳感器模塊，輸出端Uo

29天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

接相敏檢波模塊低通濾波器的輸入Ui端，低通濾波器輸出Uo接示波器。調(diào)理Rw到最大位置（順時針旋終究），通過“緊定旋鈕〞使電容傳感器的動極板處于中間位置，Uo輸出為0。

2．主控臺振蕩器“低頻輸出〞接到振動臺的“鼓舞源〞，振動頻率選“5-15Hz〞之間，振動幅度初始調(diào)到零。

3．將試驗臺±15V的電源接入試驗?zāi)K，檢查接線無誤后，開啟試驗臺電源，調(diào)理振動源鼓舞信號的幅度，用示波器觀測試驗?zāi)K輸出波形。

4．保持振蕩器“低頻輸出〞的幅度旋鈕不變，改變振動頻率（用數(shù)顯頻率計監(jiān)測），用示波器測出Uo輸出的峰-峰值。保持頻率不變，改變振蕩器“低頻輸出〞的幅度，測量Uo輸出的峰-峰值。填入下表振動頻率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)五、試驗報告：

1．分析差動電容傳感器測量振動的波形，作F-Vp-p曲線，找出振動源的固有頻率試驗二十四直流鼓舞時霍爾傳感器的位移特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解霍爾傳感器的原理與應(yīng)用。二、試驗儀器：

霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、試驗原理：

根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UH=KHIB，其中KH為靈敏度系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當(dāng)通過霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個梯度磁場中運動時，就可以用來進(jìn)行位移測量。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．將霍爾傳感器安裝到霍爾傳感器模塊上，傳感器引線接到霍爾傳感器模塊9芯航空插座。按圖24-1接線。

2．開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“2V〞檔，將測微頭的起始位置調(diào)到“10mm〞處，手動調(diào)理測微頭的位置，先使霍爾片大約在磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），固定測微頭，再調(diào)理Rw1使數(shù)顯表顯示為零。

3．分別向左、右不同方向旋動測微頭，每隔0.2mm記錄下來一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表X（mm）U(mV)表24-1

30天煌科技天煌教儀

THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

圖24-1霍爾傳感器直流鼓舞接線圖

五、試驗報告

作出U－X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。

試驗二十五交流鼓舞時霍爾式傳感器的位移特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解交流鼓舞時霍爾傳感器的特性二、試驗儀器：

霍爾傳感器模塊、移相相敏檢波模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、試驗原理：

交流鼓舞時霍爾式傳感器與直流鼓舞一樣，基本工作原理一致，不同之處是測量電路。四、試驗內(nèi)容與步驟：

1．將霍爾傳感器的安裝到霍爾傳感器試驗?zāi)K上，接線如下圖。

圖25-1

2．調(diào)理振蕩器的音頻調(diào)頻和音頻調(diào)幅旋鈕，使音頻振蕩器的“00〞輸出端輸出頻率為1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不應(yīng)過大，否則燒毀霍爾組件）。

31天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

3．開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“2V〞檔，將測微頭的起始位置調(diào)到“10mm〞處，手動調(diào)理測微頭的位置，使霍爾片大約在磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），固定測微頭，再調(diào)理Rw1，Rw2，用示波器檢測使霍爾傳感器模塊輸出Uo為一條直線。

4．移動測微頭，使霍爾傳感器模塊有較大輸出，調(diào)理移相器旋鈕，使檢波器輸出為一全波。4．退回測微頭，使數(shù)字電壓表顯示為0，以此作為0點，每隔0.2mm記一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表。X（mm）U(mV)表25-1五、試驗報告

作出U－X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。

試驗二十六霍爾式傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解霍爾傳感器組成簡易電子稱系統(tǒng)的原理和方法二、試驗儀器：

霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、振動源、直流穩(wěn)壓電源三、試驗原理：

這里采用直流電源鼓舞霍爾組件，原理參照試驗二十四四、試驗內(nèi)容與步驟

1．將霍爾傳感器安裝在振動臺上。傳感器引線接到霍爾傳感器模塊的9芯航空插座。按下圖接線。

圖26-1

2、將直流電源接入傳感器試驗?zāi)K，開啟試驗臺電源，在雙平衡梁處于自由狀態(tài)時，將系統(tǒng)輸出電壓調(diào)理為零，輸出接電壓表2V檔。

3、將砝碼依次放上振動平臺，砝碼靠近振動平臺邊緣，后一個砝碼疊在前一個砝碼上。4、將所稱砝碼重量與輸出電壓值記入下表：表26-1

32天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置W(g)V0(V)五、試驗報告：

1、根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)，作出V0-W曲，并在取走砝碼后在平臺放一不知重量之物品，根據(jù)曲線坐標(biāo)值大致求出此物重量。

試驗二十七霍爾式傳感器振動測量試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解霍爾組件的應(yīng)用—測量振動二、試驗儀器：

霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、振動源、直流穩(wěn)壓電源、通信接口三、試驗原理：

這里采用直流電源鼓舞霍爾組件，原理參照試驗十三四、試驗內(nèi)容與步驟

1、將霍爾傳感器安裝在振動臺上。傳感器引線接到霍爾傳感器模塊的9芯航空插座。按下圖接線。開啟試驗臺電源。

圖27-1

2、保持振蕩器“低頻輸出〞的幅度旋鈕不變，改變振動頻率（用數(shù)顯頻率計監(jiān)測），用示波器測量輸出Vp-p。填入下表振動頻率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)五、試驗報告：

1．分析霍爾傳感器測量振動的波形，作F-Vp-p曲線，找出振動源的固有頻率試驗二十八霍爾測速試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解霍爾組件的應(yīng)用——測量轉(zhuǎn)速。

33天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

二、試驗儀器：

霍爾傳感器、+5V、+4、±6、±8、±10V直流電源、轉(zhuǎn)動源、頻率/轉(zhuǎn)速表。三、試驗原理；

利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：UH＝KHIB，當(dāng)被測圓盤上裝上N只磁性體時，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周磁場變化N次，每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測出被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．安裝根據(jù)圖28-1，霍爾傳感器已安裝于傳感器支架上，且霍爾組件正對著轉(zhuǎn)盤上的磁鋼。

圖28-12．將+5V電源接到三源板上“霍爾〞輸出的電源端，“霍爾〞輸出接到頻率/轉(zhuǎn)速表（切換到測轉(zhuǎn)速位置）。

3．開啟試驗臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6）、16V（±8）、20V（±10）、24V驅(qū)動轉(zhuǎn)動源，可以觀測到轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)速的變化，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后記錄相應(yīng)驅(qū)動電壓下得到的轉(zhuǎn)速值。也可用示波器觀測霍爾元件輸出的脈沖波形。

表28-1電壓(V)轉(zhuǎn)速(rpm)+4V+6V+8V+10V12V16V20V24V五、試驗報告

1．分析霍爾組件產(chǎn)生脈沖的原理。

2．根據(jù)記錄的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-RPM曲線。

試驗二十九磁電式傳感器的測速試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解磁電式傳感器的原理及應(yīng)用。二、試驗儀器：

轉(zhuǎn)動源、磁電感應(yīng)傳感器、+4、±6、±8、±10V直流電源、頻率/轉(zhuǎn)速表、示波器三、試驗原理：

磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈兩端的感應(yīng)電動勢正比于線圈所包圍的磁通對時間的變化率，即e??d?d?其中W是線圈匝數(shù)，Φ線圈??Wdtdt所包圍的磁通量。若線圈相對磁場運動速度為v或角速度?，則上式可改為e=-WBlv或者

34天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

e=-WBS?，l為每匝線圈的平均長度；B線圈所在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S每匝線圈的平均截面積。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．按下圖安裝磁電感應(yīng)式傳感器。傳感器底部距離轉(zhuǎn)動源4～5mm（目測），磁電式傳感器的兩根輸出線接到頻率/轉(zhuǎn)速表。

2．開啟試驗臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6）、16V（±8）、20V（±10）、24V驅(qū)動轉(zhuǎn)動源（注意正負(fù)極，否則燒壞電機(jī)），可以觀測到轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)速的變化，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，記錄對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，也可用示波器觀測磁電傳感器輸出的波形。

圖29-1

表29-1電壓(V)轉(zhuǎn)速(rpm)+4V+6V+8V+10V12V16V20V24V五、試驗報告

1．分析磁電式傳感器測量轉(zhuǎn)速原理。

2．根據(jù)記錄的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-RPM曲線。

試驗三十壓電式傳感器振動試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解壓電式傳感器測量振動的原理和方法。二、試驗儀器：

振動源、信號源、直流穩(wěn)壓電源、壓電傳感器模塊、移相檢波低通模塊三、試驗原理：

壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和壓電陶瓷片等組成（觀測試驗用壓電式加速度計結(jié)構(gòu)）工作時傳感器感受與試件一致頻率的振動，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在壓電陶瓷片上，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷產(chǎn)生正比于運動加速度的表面電荷。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．將壓電傳感器安裝在振動梁的圓盤上。

2．將振蕩器的“低頻輸出〞接到三源板的“低頻輸入〞，并按下圖30-1接線，合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)理低頻調(diào)幅到最大、低頻調(diào)頻到適當(dāng)位置，使振動梁的振幅逐漸增大。

3．將壓電傳感器的輸出端接到壓電傳感器模塊的輸入端Ui1，Uo1接Ui2，Uo2接移相檢波

35天煌科技天煌教儀

THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

低通模塊低通濾波器輸入Ui，輸出Uo接示波器，觀測壓電傳感器的輸出波形Uo。

圖30-1

五、試驗報告

1．改變低頻輸出信號的頻率，記錄振動源不同振動幅度下壓電傳感器輸出波形的頻率和幅值。并由此得出振動系統(tǒng)的共振頻率。振動頻率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)試驗三十一電渦流傳感器的位移特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、試驗儀器：

電渦流傳感器、鐵圓盤、電渦流傳感器模塊、測微頭、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯直流電壓表、測微頭。三、試驗原理：

通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測量。四、試驗內(nèi)容與步驟

36天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

1．按下圖安裝電渦流傳感器。

圖31-1

2．在測微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓盤，作為電渦流傳感器的被測體。調(diào)理測微頭，使鐵質(zhì)金屬圓盤的平面貼到電渦流傳感器的探測端，固定測微頭。

圖31-2

3．傳感器連接按圖31-2，將電渦流傳感器連接線接到模塊上標(biāo)有“連接導(dǎo)線從試驗臺接入+15V電源。

4．開啟試驗臺電源，記錄下來數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入下表31-1。X（mm）UO(V)表31-1

五、試驗報告

1．根據(jù)表31-1數(shù)據(jù)，畫出U－X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測量時的最正確工作點，并計算量程為1mm、3mm及5mm時的靈敏度和線性度（可以用端點法或其它擬合直線）。

37天煌科技天煌教儀

〞的兩端，試驗

模塊輸出端Uo與數(shù)顯單元輸入端Ui相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔，模塊電源用

THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

試驗三十二被測體材質(zhì)、面積大小對電渦流傳感器的特性影響試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解不同的被測體材料對電渦流傳感器性能的影響。二、試驗儀器：

除試驗十九所需儀器外，另加銅和鋁的被測體圓盤。三、試驗原理：

渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會有不同的性能。在實際應(yīng)用中，由于被測體的材料、形狀和大小不同會導(dǎo)致被測體上渦流效應(yīng)的不充分，會減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實際測量中，往往必需針對具體的被測體進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。四、試驗內(nèi)容與步驟：

1．將電渦流傳感器安裝到電渦流傳感器試驗?zāi)K上

2．重復(fù)電渦流位移特性試驗的步驟，將鐵質(zhì)金屬圓盤分別換成銅質(zhì)金屬圓盤和鋁質(zhì)金屬圓盤。將試驗資料分別記入下面表32-1、32-2。

表32-1銅質(zhì)被測體X（mm）V(V)表32-2鋁質(zhì)被測體X（mm）V(V)3．重復(fù)電渦流位移特性試驗的步驟，將被測體換成比上述金屬圓片面積更小的被測體，將試驗資料記入下表32-3。表32-3小直徑的鋁質(zhì)被測體X（mm）V(V)五、試驗報告

1．根據(jù)表32-1、表32-2和表32-3分別計算量程為1mm和3mm時的靈敏度和非線性誤差（線性度）。

試驗三十三電渦流傳感器的應(yīng)用——電子稱試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電渦流傳感器組成電子稱系統(tǒng)的原理與方法。二、試驗儀器：

電渦流傳感器模塊、電渦流傳感器、振動源、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯單元

38天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

三、試驗原理：

根據(jù)電渦流傳感器靜態(tài)位移特性，結(jié)合雙平衡梁的應(yīng)變效應(yīng)，可以組成簡單的電子稱測量系統(tǒng)。

四、試驗內(nèi)容與步驟1、將電渦流傳感器安裝到振動源的傳感器支架上，電渦流傳感器探頭避開振動平臺中心孔，引出線接入電渦流傳感器模塊。

2、將直流電源接入傳感器試驗?zāi)K，開啟試驗臺電源，在雙平衡梁處于自由狀態(tài)時，將電渦流傳感器緊貼振動平臺，輸出接電壓表2V檔。

3、依次將砝碼放到振動平臺的一端，將所稱重量與輸出電壓值記入下表：W(g)V0(V)五、試驗報告：

1、根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)，作出V0-W曲，并在取走砝碼后在平臺放一不知重量之物品，根據(jù)曲線坐標(biāo)值大致求出此物重量。

試驗三十四電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理與方法。二、試驗儀器：

電渦流傳感器、轉(zhuǎn)動源、+5V、+4、±6、±8、±10V直流電源、電渦流傳感器模塊三、試驗原理：

根據(jù)電渦流傳感器對不同材質(zhì)的被測物輸出不同和靜態(tài)位移特性，選擇適合的工作點即可測量轉(zhuǎn)速。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1、將電渦流傳感器安裝到轉(zhuǎn)動源傳感器支架上，引出線接電渦流傳感器試驗?zāi)K。2、合上主控臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6）、16V（±8）、20V（±10）、24V驅(qū)動轉(zhuǎn)動源，可以觀測到轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)速的變化，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，記錄驅(qū)動電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，也可用示波器觀測磁電傳感器輸出的波形。驅(qū)動電壓(V)轉(zhuǎn)速(rpm)五、試驗報告

1．分析電渦流傳感器傳感器測量轉(zhuǎn)速原理。2．根據(jù)記錄的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-n曲線。

4v6v8v10v12v16v20v24v

39天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

試驗三十五電渦流傳感器測量振動試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解電渦流傳感器測量振動的原理與方法。二、試驗儀器：

電渦流傳感器、振動源、信號源、直流穩(wěn)壓電源、電渦流傳感器模塊、示波器、鐵質(zhì)圓片。三、試驗原理：

根據(jù)電渦流傳感器動態(tài)特性和位移特性，選擇適合的工作點即可測量振幅。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．將鐵質(zhì)被測體平放到振動臺面的中心位置，根據(jù)圖35-1安裝電渦流傳感器，注意傳感器端面與被測體振動臺面（鐵材料）之間的安裝距離即為線形區(qū)域（可利用試驗二十中鐵材料的特性曲線找出）。

2．將電渦流傳感器的連接線接到模塊上標(biāo)有“

〞的兩端，模塊電源用連接導(dǎo)線從實

驗臺接入+15V電源。試驗?zāi)０遢敵龆私邮静ㄆ鳌⑿盘栐吹摹暗皖l輸出Us2〞接到三源板的“低頻輸入〞端，“低頻調(diào)頻〞調(diào)到最小位置、“Us2幅度調(diào)理〞調(diào)到中間位置，開啟試驗臺電源開關(guān)。

3．調(diào)理“低頻調(diào)頻〞旋鈕，使振動臺有微小振動。從示波器觀測電渦流試驗?zāi)K的輸出波形，記錄不同振動頻率下電渦流傳感器模塊輸出波形的峰值。

圖35-1振動頻率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)五、試驗報告

根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)，作振動頻率和輸出峰值曲線，得出系統(tǒng)的共振頻率六、思考題

有一個振動頻率為10KHz的被測體需要測其振動參數(shù)，你是選用壓電式傳感器還是電渦流傳感器或認(rèn)為兩者均可？

40天煌科技天煌教儀

THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

試驗三十六光纖傳感器位移特性試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解反射式光纖位移傳感器的原理與應(yīng)用。二、試驗儀器：

光纖位移傳感器模塊、Y型光纖傳感器、測微頭、反射面、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、試驗原理：

反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。其原理如圖36-1所示：光纖采用Ｙ型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射面，再被反射到接收光纖，最終由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接收到的光源與反射體表面的性質(zhì)及反射體到光纖探頭距離有關(guān)。當(dāng)反射表面位置確定后，接收到的反射光光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當(dāng)光纖探頭緊貼反射面時，接收器接收到的光強(qiáng)為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強(qiáng)逐漸增加，到達(dá)最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非接觸式測量，具有探頭小，響應(yīng)速度快，測量線性化（在小位移范圍內(nèi)）等優(yōu)點，可在小位移范圍內(nèi)進(jìn)行高速位移檢測。

圖36-1反射式光纖位移傳感器原理圖36-2光纖位移傳感器安裝示意圖四、試驗內(nèi)容與步驟

1．光纖傳感器的安裝如圖36-2所示，將Y型光纖安裝在光纖位移傳感器試驗?zāi)K上。探頭對準(zhǔn)鍍鉻反射板，調(diào)理光纖探頭端面與反射面平行，距離適中；固定測微頭。接通電源預(yù)熱數(shù)分鐘。

2．將測微頭起始位置調(diào)到14cm處，手動使反射面與光纖探頭端面緊湊接觸，固定測微頭。3．試驗?zāi)K從主控臺接入±15V電源，開啟試驗臺電源。

4．將模塊輸出“Uo〞接到直流電壓表（20V檔），細(xì)心調(diào)理電位器Rw使電壓表顯示為零。5．旋動測微器，使反射面與光纖探頭端面距離增大，每隔０.1ｍｍ讀出一次輸出電壓Ｕ值，填入下表36-1X（mm）Uo(V)五、試驗報告

1．根據(jù)所得的試驗數(shù)據(jù)，確定光纖位移傳感器大致的線性范圍，并給出其靈敏度和非線性誤差。

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試驗三十七光纖傳感器的測速試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解光纖位移傳感器用于測轉(zhuǎn)速的方法。二、試驗儀器：

光纖位移傳感器模塊、Y型光纖傳感器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯直流電壓表、頻率/轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)動源、示波器。三、試驗原理：

利用光纖位移傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)被測物反射光的明顯變化產(chǎn)生電脈沖，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1．將光纖傳感器安裝在轉(zhuǎn)動源傳感器支架上，使光纖探頭對準(zhǔn)轉(zhuǎn)動盤邊緣的反射點，探頭距離反射點1mm左右（在光纖傳感器的線性區(qū)域內(nèi)）。

2．用手撥動一下轉(zhuǎn)盤，使探頭避開反射面（避免產(chǎn)生暗電流），接好試驗?zāi)K±15V電源，模塊輸出Uo接到直流電壓表輸入。調(diào)理Rw使直流電壓表顯示為零。（Rw確定后不能改動）

3．將模塊輸出Uo接到頻率/轉(zhuǎn)速表的輸入“fin〞。

4．合上主控臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6）、16V（±8）、20V（±10）、24V驅(qū)動轉(zhuǎn)動源，可以觀測到轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)速的變化。也可用示波器觀測光纖傳感器模塊輸出的波形。驅(qū)動電壓V(V)4v轉(zhuǎn)速n(rpm)五、試驗報告

1．分析光纖傳感器測量轉(zhuǎn)速原理。

2．根據(jù)記錄的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-n曲線。六、本卷須知

光纖請勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤要注意保護(hù)，否則會光通量衰耗加大造成靈敏度下降。

6v8v10v12v16v20v24v

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試驗三十八光纖傳感器測量振動試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解光纖傳感器動態(tài)位移性能。二、試驗儀器：

光纖位移傳感器、光纖位移傳感器試驗?zāi)K、振動源、低頻振蕩器、通信接口（含上位機(jī)軟件）。

三、試驗原理：

利用光纖位移傳感器的位移特性和其較高的頻率響應(yīng)，用適合的測量電路即可測量振動。四、試驗內(nèi)容與步驟

1．接好模塊±15V電源，模塊輸出示波器。振蕩器的“Us2輸出〞接到振動源的“低頻輸入〞端，并把Us2幅度調(diào)理旋鈕打到3/4位置，Us2頻率調(diào)理旋鈕打到最小位置。光纖位移傳感器安裝如圖38-1所示，光纖探頭對準(zhǔn)振動平臺的反射面，并避開振動平臺中間孔。

圖38-1

2．開啟試驗臺電源，調(diào)理Us2頻率旋鈕使振動源振幅達(dá)到最大（目測），調(diào)理傳感器支架的高度使光纖傳感器探頭剛好不碰見振動平臺。

3．將光纖傳感器的另一端的兩根光纖插到光纖位移傳感器試驗?zāi)K上，

4．改變Us2輸出頻率（用轉(zhuǎn)速/頻率表的轉(zhuǎn)速檔檢測，注：轉(zhuǎn)速檔顯示的也是頻率，精度比頻率檔高），通過示波器觀測輸出波形，并記錄下來輸出波形及其幅值。振動頻率(Hz)Vp-p(V)35789101112131415161718192030五、試驗報告：

分析霍爾傳感器測量振動的波形，作F-Vp-p曲線，找出振動源的固有頻率六、試驗報告

鼓舞信號頻率達(dá)到振動源固有頻率點附近可以多測量幾個點

43天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

試驗三十九光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量試驗

一、試驗?zāi)康模?/p>

了解光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、試驗儀器：

轉(zhuǎn)動源、光電傳感器、直流穩(wěn)壓電源、頻率/轉(zhuǎn)速表、示波器三、試驗原理：

光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本試驗裝置是透射型的，傳感器端部有發(fā)光管和光電池，發(fā)光管發(fā)出的光源通過轉(zhuǎn)盤上的孔透射到光電管上，并轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有等間距的6個透射孔，轉(zhuǎn)動時將獲得與轉(zhuǎn)速及透射孔數(shù)有關(guān)的脈沖，將電脈計數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1．光電傳感器已安裝在轉(zhuǎn)動源上，如下圖所示。+5V電源接到三源板“光電〞輸出的電源端，光電輸出接到頻率/轉(zhuǎn)速表的“fin〞。

2．開啟試驗臺電源開關(guān)，用不同的電源驅(qū)動轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)動，記錄不同驅(qū)動電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，填入下表，同時可通過示波器觀測光電傳感器的輸出波形。圖39-1驅(qū)動電壓V(V)4v轉(zhuǎn)速n(rpm)五、試驗報告

1．根據(jù)測的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-n曲線。并與其他傳感器測得的曲線比較。

6v8v10v12v16v20v24v試驗四十磁敏元件轉(zhuǎn)速測量試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

了解半導(dǎo)體磁敏傳感器的原理與應(yīng)用。二、試驗儀器

磁敏傳感器、轉(zhuǎn)動源、應(yīng)變傳感器模塊、±15V穩(wěn)壓電源、數(shù)顯單元

三、試驗原理

磁場中運動的載流子因受到勞倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。載流子運動方向的偏轉(zhuǎn)起了加大電阻的作用。磁場越強(qiáng)，增大電阻的作用就越強(qiáng)。外加磁場使半導(dǎo)體（或?qū)w）的電阻隨磁場增大而增加的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。

44天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

由于霍爾電場的作用抵消了勞倫茲力，使載流子恢復(fù)直線運動方向。但導(dǎo)體中導(dǎo)電的載流子運動速度各不一致，有的快，有的慢，形成一定分布，所以霍爾電場力和勞倫茲力在總的效果上使橫向電流抵消掉。對個別載流子來說，只有具有某一特定速度的那些載流子真正按直線運動，比這一速度快或慢的載流子依舊會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此在霍爾電場存在的狀況下，磁阻效應(yīng)依舊存在，只是被大大的減弱了。為了獲得大的磁阻效應(yīng)，就要設(shè)法消除霍爾電場的影響。

（a）（b）（c）

圖40-1電子運動軌跡的偏移

如圖40-1（a）L>>W的縱長方形片,由于電子的運動偏向一側(cè),必然產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，當(dāng)霍爾電場施加的電場力和磁場對電子施加的勞倫茲力平衡時,電子的運動軌跡就不再偏移，所以片中段的電子運動方向與L平行，只有兩端才有所偏移，這樣，電子的運動路徑增長并不多，電阻加大也不多.

圖40-1（b）LTHSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

（目測）。

2．將±15V直流穩(wěn)壓電源接入應(yīng)變傳感器試驗?zāi)K，將Rw3調(diào)理到最小，短接差動放大器的兩個輸入端Ui，調(diào)理Rw4使Uo2輸出為0（Uo2接直流電壓表2V檔）。

3．按圖40-3接線，磁阻傳感器的三根引線紅色接1，藍(lán)色接2，黑色接3，MR1、MR2與R6、R7構(gòu)成一個電橋，電橋輸出接差動放大器輸入Ui，調(diào)理Rw1，使模塊輸出Uo2輸出為正，且最小（若輸出最小值始終為負(fù)，可掉換MR1和MR2的位置）；輸出Uo2接頻率/轉(zhuǎn)速表。

圖40-3

4．開啟試驗臺電源開關(guān)，用不同的電源驅(qū)動轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)動，記錄不同驅(qū)動電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，填入下表，同時可通過示波器觀測光電傳感器的輸出波形。驅(qū)動電壓V(V)4v轉(zhuǎn)速n(rpm)五、試驗報告

根據(jù)試驗所的的數(shù)據(jù)作轉(zhuǎn)動源輸入輸出(V-rpm)曲線

6v8v10v12v16v20v24v試驗四十一光敏電阻特性測試試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

了解光敏電阻的基本原理和特性。二、試驗設(shè)備

光電傳感器試驗?zāi)K、直流穩(wěn)壓電源、恒流源、萬用表三、試驗原理

光敏電阻的工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)。在無光照時，光敏電阻具有很高的阻值，在有光照時，當(dāng)光子的能量大于材料的禁帶寬度，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，激發(fā)出電子

46天煌科技天煌教儀THSRZ-2傳感器系統(tǒng)綜合試驗裝置

——空穴對，使電阻降低；入射光愈強(qiáng)，激發(fā)出的電子——空穴對越多，電阻值越低；光照中止后，自由電子與空穴復(fù)合，導(dǎo)電性能下降，電阻恢復(fù)原值。光敏電阻尋常是用半導(dǎo)體材料CdS或CdSe等制成，圖39-1為光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)，它是由涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì)構(gòu)成，半導(dǎo)體上裝有梳狀電極。由于存在非線性，因此光敏電阻一般用在控制電路中，不適用作測量元件。

發(fā)光二極管輸出光功率P與驅(qū)動電流I的關(guān)系由下式確定：

P=ηEpI/e

其中，η為發(fā)光效率，Ep為光子能量，e為電子電荷常數(shù)。輸出光功率與驅(qū)動電流呈線性關(guān)系，因此本試驗用一個

驅(qū)動電流可調(diào)的紅色超高亮度發(fā)光二極管作為試驗用光源。圖41-1光敏電阻原理結(jié)構(gòu)圖四、試驗內(nèi)容與步驟

1、光敏電阻置于光電傳感器模塊上的暗盒內(nèi)，其兩個引腳引出到面板上。暗盒的另一端裝有發(fā)光二極管，通過驅(qū)動電流控制暗盒內(nèi)的光照度。

2、連接試驗臺恒流源輸出到光電傳感器模塊驅(qū)動LED，電流大小通過直流毫安表內(nèi)側(cè)檢測，用萬用表的歐姆檔測量光敏電阻阻值。

3、開啟試驗臺電源，通過改變LED的驅(qū)動電流，按下表調(diào)理驅(qū)動電流的大小，并將光敏電阻阻值記錄下來。

光敏電阻與輸入光信號強(qiáng)度關(guān)系特性測定I(cd)RG(Ω)五、試驗報告

1、根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，做RG-I曲線。

試驗四十二聲波傳感器試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

了解聲波傳感器的原理。二、試驗儀器

光電傳感器試驗?zāi)K三、試驗原理

利用聲波在聲場中的物理特性和種種效應(yīng)而研制的聲波傳感器，能將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。它的工作原理是當(dāng)膜片受到聲波的壓力，并隨著壓力的大小和頻率的不同而振動時，膜片極板之間的電容量就發(fā)生變化。與此同時，極板上的電荷隨之變化，從而使電路中的電流也相應(yīng)變化，負(fù)載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，從而完成了聲電轉(zhuǎn)換。其結(jié)構(gòu)如下圖