传感器技术实验指导书

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1、感测技术实验指导书实验一位移测量实验一、实验目的：1．了解电容式传感器结构及其特点2．了解霍尔式传感器原理与应用3．了解电涡流传感器的工作原理和性能4．了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理：利用平板电容C＝εA／d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ε变）、测微小位移（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。根据霍尔效应，霍尔电势UH＝KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近

2、时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。三、实验所需部件：感测技术实验指导书电容传感器、电容传感器实验模板、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、电涡流传感器实验模板、电涡流

3、传感器、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源、导线若干。一、实验步骤：1、按图1－1安装示意图将测微头和电容传感器装于电容传感器模板上。将传感器引线插头插入实验模板的插座中。2、将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显表单元Vi相接(插入主控箱Vi孔),RW调节到中间位置。图1－1电容传感器位移实验接线图3、接入±15V电源旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值V，填入表1－1。表1－1电容式传感器位移X与输出电压VX(mm)V(mv)根据表（1－1）数据，计算电容传感器的系统灵敏度S和非线

4、性误差δf。4、霍尔传感器按图1－2安装。将传感器引线插头插入实验模板的插座中,实验模板的连接按图1－3进行连接。1、3为电源±4V,2、4为输出。感测技术实验指导书1、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，再调节RW1使数显表指示为零。2、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表1－2。表1－2霍尔传感器位移X与输出电压VX（mm）V(mv)作出V－X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。图1－2霍尔传感器安装示意图表2－图1－3霍尔传感器位移――直流激励实验接线图感测技术实验指导书7、根据图1

5、－4安装电涡流传感器。8、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。9、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件，见图1－5。10、在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器的被测体。图1－4电涡流传感器安装示意图图1－5电涡流传感器位移实验接线图11、将实验模板输出端VO与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V。12、从主控台接入+15V直流电源到实验模板上标有＋15V的插孔中。13、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关,记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结

6、果列入表1－3。感测技术实验指导书表1－3电涡流传感器位移X与输出电压VX（mm）V(v)14、将原铁圆片换成铜圆片，重复上述步骤，进行被测体为铜圆片时的位移特性测试，记入表1－4。表1－4被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据X（mm）V(v)15、据表1－3、1－4数据，画出V－X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度。16、根据图1－6安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T相接。图1－6光纤传感器安装示意图17、将光纤实验模板输出

7、端VO1与数显单元相连，见图1－7。感测技术实验指导书图1－7光纤传感器位移实验接线图18、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。19、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调RW使数显表显示为零。20、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表1－5。表1－5光纤位移传感器输出电压与位移数据X（mm）V(v)根据表1－5数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。五、思考题：1、本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？2、当被测体为非金属材料如何利用电涡流传感器进行测试？3、

8、在电涡流传感器测位移的实验中如果将铜圆片换成铝圆片，在相同的条件下输出的电压与原来相比是1)偏