传感器与检测技术技术实验报告

1、2014年传感器与检测技术技术实验报告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：1312001203766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

2、片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离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的实验结果分别填

3、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0.51.0mm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 电涡流传感器对铁片的输出特性表3 电涡流传感器对铝片的输出特性 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。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

4、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”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 1、r 2、r3、

5、和w d 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 。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 d 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6mm ，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 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

6、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

7、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、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）88.28.48.68.899.29.49.69.810v（mv）34.330.52723.620.216.913.410.4 6.8 3.4 0.0x（mm）1211.811.611.411.21110.810.610.410.2v（mv）-30.7-27.7-24.8-21.6-18.5-15.6-12.4-9.4-6.2-3.15、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=(34.3+3.1)/19/0.2=9.84mv/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。（3）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，能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？