传感器与检测技术技术实验报告

1、天津广播电视大学武清分校传感器与测试技术 实验报告姓名：学号：班级: 13 春机械本实验一：电涡流式传感器实验一、实验目的1、 了解电涡流传感器的实际应用。2、 了解电涡流传感器在静态测量中的应用。3、 了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。4、 通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。5、 通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。 二、实验电路图及原理：图(1)电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与 其平行的金属片上感应产生电涡流， 电涡流的大小影响线圈的阻抗 z，而涡流的大小与金 属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距

2、离 x 有关。当平面线圈、被测 体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗 z 只与 x 距离有关。将阻抗变 化经涡流变换器变换成电压 v 输出，则输出电压是距离 x 的单值函数。三、实验所需部件：测微头、示波器、电压表、电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、三种金属涡流片。 四、实验步骤：1 按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。2 旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出 电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔 0.5mm 用电压表读取变换器的输出电 压，将数据填入表 1。3 分别将铜片和铝片代替铁片，重复 2 的实验结果分别

3、填入表 2 和表 3。4 将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面 1.0mm 处，注意保 持其端面与盘面的平行，不可碰擦。5 涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式得到：电机转速频率表显示值 /金属转盘等分值 2 （本实验中等分值为 4 ） 五、实验数据及分析 :表 1距离电涡流传感器对铁片的输出特性 0（mm ）输出（v）表 2电涡流传感器对铜片的输出特性距离0（mm ）输出（v）表 3电涡流传感器对铝片的输出特性距离 0（mm ）输出（v）1 2 3ddd实验二：电阻应变式传感器实验一实验目的1、 熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用

4、。2、 比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度。3、 通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理。4、 比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度。二实验内容1、 半导体应变式传感器位移测量电路。2、 单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路。三实验步骤1、调零。开启仪器电源，差动放大器增益置 100 倍（顺时针方向旋到底），“、”输 入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输 出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居 “零

5、”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调 零后关闭仪器电源。2、按图（ 1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中 r 、 r 、 r 、和 w 为电桥 中的固定电阻和直流调平衡电位器， r 为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。 直流激励电源为 4v 。4vr2rwv4v r3r1图（ 1 ）测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。3、接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥 w 电位器，使测试系统输出为零。 （ 1）旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出 电压为零起点，向上和向下移动各 6

6、mm ，测微头每移动 1mm 记录一个差动放大器输出电 压值，并列表。（ 2）计算各种情况下测量电路的灵敏度 s 。 sux表 1 金属箔式电阻式应变片单臂电桥位移 x （mm） 输出 u0 （mv）-6 -5 -4120-385-254-1300 1 2 3 4 5 6 4 -34 -74 -108 -147 -184 -235平均灵敏度 s（mv/mm ）表 2 金属箔式电阻式应变片双臂电桥位移 x （mm） 输出 u0（mv）平均灵敏度 s（mv/mm ）-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6236 180 123 59 0 -53 -108 -163 -222

7、-282 -339表 3 半导体应变片双臂电桥位移 x （mm）输出 u0 （mv ）平 均 灵 敏 度 s （mv/mm ）-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 65580 4050 2610 1290 10 -980 -2370 -3770 -5300 -6810 -83601394实验三：电容式传感器的位移实验一、实验目的：了解电容式传感器的结构及其特点。二、基本原理 ：利用平板电容 c=a/d 的关系,在（介电常数）、a（极板面积）、d（极板距离）三个 参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量 (c)发生变化，通 过相应的测量电路，将电容的

8、变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如： 变的湿度电容传感器。变 d 的电容式压力传感器。变 a 的电容式位移传感器。本 实验采用第种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。图 4-1 电容传感器位移实验接线图三、器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直 流稳压电源。四、实验步骤：1、 按图 3-1 将电容传感器装于电容传感器实验模板上。2、 将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图 4-1。3、 将电容传感器实验模板的输出端 v01 与数显电压表 vi 相接，电压表量程置 2v 档，rw 调节到中间位置。4

9、、 接入15v 电源，将测微头旋至 10mm 处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左 右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔 0.2mm 记下输出电压值(v)，填入表 4-1。将测微头回到 10mm 处，反向旋动测微头， 重复实验过程。表 4-1 电容式传感器位移与输出电压的关系x（mm）8910v（mv）27x（mm）v（mv）12115、根据表 4-1 数据计算电容传感器的灵敏度 s 和非线性误差f，分析误差来源。灵敏度 s=v/x=+/19/=mm误差来源：（1）原理上存在非线性误差。（2） 电容式传感器产生的效应是非线性的。（2） 零点偏移。五、思考题：试设计一个利用的变化测谷物湿度的电容传感器，能否叙