傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能試驗(yàn)四、試驗(yàn)成果：表1：重量（g）20406080100120140160180200電壓（mv）254975100126148175199225248由表1可得出：計(jì)算系統(tǒng)敏捷度S＝ΔU/ΔW=1.25mv/g;非線性誤差δ=Δm/yFS×100％=40%五、思索題：單臂電橋時(shí)，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，由于正負(fù)對(duì)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(shí)際存在非線性誤差。試驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片—半橋性能試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）09182837475666758594敏捷度S2＝U／W=0.45mv/g，非線性誤差δ=43.04mv/94=45.8%六思索題：1、半橋測(cè)量時(shí)兩片不一樣受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。答：應(yīng)放在鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是由于：（1）電橋測(cè)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?？偨Y(jié)：由圖可知，半橋的傳感器特性曲線非線性得到了改善，電橋輸出敏捷度提高。試驗(yàn)三金屬箔式應(yīng)變片—全橋性能試驗(yàn)四、試驗(yàn)環(huán)節(jié)：1、將托盤安裝到應(yīng)變傳感器的托盤支點(diǎn)上。將試驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零：用導(dǎo)線將試驗(yàn)?zāi)０迳系摹?5v、⊥插口與主機(jī)箱電源±15v、⊥分別相連，再將試驗(yàn)?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi＝0)；調(diào)整放大器的增益電位器RW3大概到中間位置(先逆時(shí)針旋究竟，再順時(shí)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)整試驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，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3—1接線。試驗(yàn)措施與試驗(yàn)二相似，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3畫出試驗(yàn)曲線；進(jìn)行敏捷度和非線性誤差計(jì)算。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五：試驗(yàn)成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）0163249668299116132149166敏捷度S2＝U／W=0.81mv/g，非線性誤差δ=90.7mv/166=54.6%六、思索題：1、測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相似時(shí)，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時(shí)，與否可以構(gòu)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(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖3—2，怎樣運(yùn)用這四片應(yīng)片構(gòu)成電橋，與否需要外加電阻。答：將這兩組應(yīng)變片按照兩個(gè)不一樣方向貼在棒材上，運(yùn)用兩組不一樣的測(cè)量值即可構(gòu)成一種全路電橋，不需要外加電阻試驗(yàn)五直流全橋的應(yīng)用—電子秤試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）020406080100120140160180200由圖知：誤差：0%，線性誤差：0%試驗(yàn)六金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：Uo1=0.2v,Uot=0.204v;δ=(0.204-0.2)/0.2*100%=2%六、思索題：金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除措施？答：可以通過如下幾種措施消除：溫度自賠償法、電橋線路賠償法、輔助測(cè)量賠償法、熱敏電阻賠償法、計(jì)算機(jī)賠償法等。而最常用的是溫度自賠償法和電橋線路賠償法。溫度賠償法：運(yùn)用溫度賠償片進(jìn)行賠償。溫度賠償片是一種特制的.具有溫度賠償作用的應(yīng)變片，將其粘貼在被測(cè)件上，當(dāng)溫度變化時(shí)，與產(chǎn)生的附加應(yīng)變片互相抵消。電橋線路賠償法：電橋賠償是最常用的、效果最佳的賠償措施，應(yīng)變片一般作為平衡電橋的一種臂來測(cè)量應(yīng)變。試驗(yàn)七交流全橋的應(yīng)用—振動(dòng)測(cè)量試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：f（Hz）12345678910Vo（p-p）0.040.016-0.004-0.0020.0070.0240.0300.0320.0340.036六、思索題：1、請(qǐng)歸納直流電橋和交流電橋的特點(diǎn)。直流電橋是一種運(yùn)用比較法精確測(cè)量電阻的措施,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,電容或電感等元件構(gòu)成的橋式電路,交流電橋不僅可以測(cè)交流電阻,電感,電容;還可以測(cè)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：運(yùn)用阻容電路到達(dá)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(yùn)放構(gòu)成的相敏檢波器電路的原理試驗(yàn)九差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：X(mm)0.10.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1V（mv）257234223206196168163150136124104敏捷度S=-66.042mv/mm當(dāng)X=±1mm時(shí)（1）

X=1時(shí)，y=185mv（2）

X=-1時(shí)，y=319mv當(dāng)x=±3mm時(shí)（1）

x=3mm時(shí)，y=54mv（2）

x=-3mm時(shí)y=450mv六、思索題：1、用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)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(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？差動(dòng)變壓器的工作原理類似一般電源變壓器的作用原理，差動(dòng)變壓器在使用時(shí)采用了兩個(gè)二次繞組反向串接，以差動(dòng)方式輸出，當(dāng)銜鐵處在中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相似，因而由一次側(cè)鼓勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相似，由于兩個(gè)二次繞組反向串接，因此差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零試驗(yàn)十一差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘存電壓賠償試驗(yàn)試驗(yàn)成果：六、思索題：零點(diǎn)殘存電壓是什么波形？所謂零點(diǎn)殘存電壓,是指銜鐵位于中間位置時(shí)的差動(dòng)輸出電壓。理想狀況是在零點(diǎn)時(shí),兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反,差動(dòng)輸出電壓為零。波形為一種向兩邊延升的V型。實(shí)際狀況為在0點(diǎn)輸出電壓不小于0，為一種U型波形。試驗(yàn)十二差動(dòng)變壓器的應(yīng)用—振動(dòng)測(cè)量試驗(yàn)3、根據(jù)試驗(yàn)成果作出梁的振幅—頻率特性曲線，指出自振頻率的大體值，并與試驗(yàn)七用應(yīng)變片測(cè)出的成果相比較。4、保持低頻振蕩器頻率不變，變化振蕩幅度，同樣試驗(yàn)可得到振幅與電壓峰峰值Vp-p曲線（定性）。注意事項(xiàng)：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。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五：試驗(yàn)成果：F(HZ)25811141720232628Vp-p（v）0.1150.1430.1570.4180.1370.1230.1160.1160.1150.103五、思索題：1、假如用直流電壓表來讀數(shù)，需增長哪些測(cè)量單元，測(cè)量線路該怎樣？答：增長整流電路，把交流轉(zhuǎn)化為所需要的直流。2、運(yùn)用差動(dòng)變壓器測(cè)量振動(dòng)，在應(yīng)用上有些什么限制？答：輸入只能是交流，并且交流頻率有上限試驗(yàn)十四直流鼓勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）72552034517583-78-234-353-464-573根據(jù)上圖和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，x屬于[0.2，1.0]區(qū)間時(shí)，霍爾傳感器的敏捷度為：k=(725-83)/(0.8-0.2)=1070在x屬于[1.2，2.0]區(qū)間，霍爾傳感器的敏捷度為：K=(-78+573)/(1.2-2.0)=495六、思索題：本試驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反應(yīng)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(shí)際感應(yīng)的是所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度B的大小。試驗(yàn)中，霍爾元件衛(wèi)衣的線性性實(shí)際上反應(yīng)了空間磁場(chǎng)的線性分布，揭示了元件測(cè)量處磁場(chǎng)的線性分布。試驗(yàn)十五交流鼓勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）-728-645-566-485-412-328-253-174-99-24試驗(yàn)十六霍爾測(cè)速試驗(yàn)五：試驗(yàn)成果：電壓（V）234567891011轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）0225368544677799930112212451355六、思索題：1、運(yùn)用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上有否限制答：有，測(cè)量速度不能過慢，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過長，不小于讀取脈沖信號(hào)的電路的工作周期，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。2、本試驗(yàn)裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？答：假如霍爾是單極的，可以只用一只磁鋼，但可靠性和精度會(huì)差某些；假如霍爾是雙極的，那么必須要有一組分別為n/s極的磁鋼去啟動(dòng)關(guān)斷它，那么至少要兩只磁鋼。試驗(yàn)十九電渦流傳感器位移試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：X(mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)10.2810.3810.6410.8010.9611.1211.2711.3311.40六、思索題：1、電渦流傳感器的量程與哪些原因有關(guān)，假如需要測(cè)量±5mm的量程應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)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(lì)磁電流角頻率ω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(cè)量時(shí)，怎樣根據(jù)量程使用選用傳感器。答：在量程都處在線性區(qū)域時(shí)，先選擇敏捷度較大的探頭。當(dāng)量程超過某一種探頭的線性區(qū)間時(shí)，再選擇量程較大的。假如還需擴(kuò)大量程，可以縮小探頭面積。試驗(yàn)二十被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性影響五、試驗(yàn)成果：X(mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)4.995.385.706.11 6.4786.8017.2567.61 7.956X(mm)1.01.11.21.31.41.51.61.71.8V(v)8.2788.59 8.89 9.209.46 9.72 10.0010.2 110.45 X(mm)1.92.02.12.22.32.42.52.62.7V(v)10.6610.8711.0811.2511.3511.4211.4411.4611.46試驗(yàn)二十一被測(cè)體面積大小對(duì)電渦流傳感器的特性影響試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：X(mm)1.042.043.044.045.046.047.048.049.0410.04被測(cè)體11.784.265.846.847.437.808.038.218.308.36被測(cè)體22.574.816.326.847.557.948.198.318.408.46 被測(cè)物體1：傳感器的系數(shù)敏捷度S=0.625%；非線性誤差f=0.043%被測(cè)物體2：傳感器的系數(shù)敏捷度S=0.562%；非線性誤差f=0.051%結(jié)論：通過試驗(yàn)可知，由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍是一定的，當(dāng)被測(cè)物體為圓柱且探頭中心線與軸心線正交時(shí)，被測(cè)軸直徑小會(huì)導(dǎo)致傳感器的敏捷度會(huì)下降，被測(cè)體表面越小，敏捷度下降越多。因此鋁片的敏捷度不小于鋁柱的敏捷度。試驗(yàn)二十二電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：F(HZ)3579111315171921V(v)0.0520.0570.0750.0870.1950.2890.0730.0590.0520.044六、思索題：1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動(dòng)？還需要添加什么單元，怎樣實(shí)行？答：不能，由于輸出電壓隨振動(dòng)不停變化?？梢蕴砑右环N峰值采樣電路，將其輸出接到數(shù)顯表，則可以通過數(shù)顯表的變化來觀測(cè)振動(dòng)強(qiáng)弱變化2、當(dāng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率一定期(如12Hz)，調(diào)整低頻振蕩器幅值可以變化振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)幅度，怎樣運(yùn)用電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)幅度?答：將輸出值接到示波器，測(cè)量輸出信號(hào)的峰峰值，則此峰峰值對(duì)應(yīng)一種振動(dòng)幅度。將測(cè)得的峰峰值帶入兩者關(guān)系公式，即可得到幅度。試驗(yàn)二十四光纖傳感器的位移特性試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：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)的敏捷度K=0.356v/mm；非線性誤差一般用相對(duì)誤差γL表達(dá)：γL=(ΔLmax/yFS)=3.55%，ΔLmax一最大非線性誤差；yFS—量程輸出。六、思索題：光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)體的表面有些什么規(guī)定？答：光纖傳感器是通過搜集被測(cè)物體反射回來的光，并將反射回來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)因此規(guī)定被測(cè)物體表面粗糙程度均勻，要潔凈沒有污點(diǎn)并且光潔度要好，黑色不接受。試驗(yàn)二十五光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速試驗(yàn)五、試驗(yàn)成果：V2345678910N396285109132154177201230（1）計(jì)算系統(tǒng)敏捷度.Δn=（（62-39）+（85-62）+（109-85）+（132-109）+（154-132）…+(230-201)）/8=23.875nΔV=1vS=Δn/Δv=23.875n/v（2）計(jì)算非線性誤差：Δm=(39+62+85 +109+132+154+177+201+230)/9=132.1Yfs=230nδf=Δm/