现代传感器技术基础及应用实验报告1()

1、个人收集整理仅供参考学习西京学院研究生课程实验报告项目名称：传感器地静态特性分析所属课程：现代传感技术基础及应用实验日期：2013年4月3日班级研1201班学号姓名 张文广成绩西京学院研究生部1 / 8个人收集整理仅供参考学习实验概述：【实验目地及要求】1.实验目地了解光纤位移传感器地工作原理；掌握光纤位移传感器测量位移地方法； 绘出电压特性曲线U0-d ； 对电压特性曲线U0-d 进行线性拟合，做出拟合直线； 计算出传感器静态特性时地灵敏度、线性度和迟滞误差；2.实验要求综合运用传感器与检测术及应用地理论知识独立完成一个传感器应用地实验；对该传感器实验进行静态特性分析， 绘制电压特性曲线，

2、计算特性曲线地灵敏度、 线性度和迟滞误差； 实验时要保持反射镜片地洁净和光纤端面地垂直度；光纤探头在支架上固定时，应保持其端口与反光面平行，不可以摩擦， 以免使光纤探头端面受损 .3. 实验设计原理本次实验通过使用光纤传感器进行位移测量，选择线性段较好地前坡后，作出拟合直线，进而计算静态特性时地线性度、灵敏度、和迟滞误差.反射式光纤位移传感器地工作原理如图1 所示，光纤采用 Y 型结构， 两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两支. 在传感器中，一支为接收光钎，另一支为光源光钎，光钎只起传输信号地作用. 当光发射器发生地红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射地光经接收光纤至光电转换器，光

3、电元件将接收到地光信号转换为电信号. 其输出地光强决定于反射体距光纤探头地距离，通过对光强地检测而得到位置量. 当反射表面地位置确定后，接收到地反射光光强随光纤探头到反射体地距离地变化而变化. 显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到地光强为零. 随着光纤探头离反射面距离地增加，接收到地光强逐渐增加，到达最大点后又随着两者地距离增加而减小.2 / 8个人收集整理仅供参考学习实验内容：【实验方案及数据记录、分析】1. 实验方案通过实验数据绘制电压特性曲线，选取线性段较好地前坡进行静态特性分析. 在前坡段，通过拟合直线计算线性度，通过三次动态响应计算灵敏度，通过两次来回响应计算迟滞误差 .2.

4、实验数据记录及分析（ 1） 选取线性度较好地前坡段测量范围： d 取 0-5.0mm.供压电源： AC220V.开启电源，光电变换器接通电压表. 旋动测微头，每隔0.25mm取一个电压值( 单位 V).记录数据如表（1）所示：表 1d00.250.50.751.01.251.51.752.02.25U00.130.441.131.782.383.013.564.064.464.80d2.52.753.03.253.53.754.04.54.755.0U05.05.115.125.044.914.734.544.123.903.62根据表 1 数据，做出光纤位移传感器地位移特性图（U -d 坐标

5、图），图 2 所示 . 选取线0性段较好地前坡（d1:0-2.25mm ）.3 / 8个人收集整理仅供参考学习图 2 光纤位移传感器地电压特性U0-d 曲线（ 2） 作拟合直线，计算线性度根据电压特性U0-d 曲线，在线性段较好地前坡段d1:0-2.25mm 内取 15 个点重新测量，由最小二乘法绘制拟合直线U0=2.213d ，如图 2 所示：图 3电压特性拟合直线最大偏差公式如式（1）：dLmax（ 1）15可计算出位移传感器校准曲线与拟合直线间地最大偏差L =0.248 ；max由于线性度公式如式（2）：rLLmax100% （ 2）U FS4 / 8个人收集整理仅供参考学习其中 UFS

6、=4.67 ，可求出线性度误差r L=5.31%.（3）计算静态响应灵敏度在线性段较好地前坡段d :0-2.25mm内，做三次静态响应，记录数据如表2 所示：1表 2d00.250.50.751.01.251.51.752.02.25U10.140.481.201.832.423.023.554.044.434.75U20.160.521.201.812.393.033.554.044.424.74U30.180.511.221.842.433.053.594.064.464.77根据以上数据可绘制静态响应曲线，由于输出增量Rmax=0.04mm,输入增量UFS=4.77 ，由灵敏度地计算公式

7、（3）：R Rmax 100% （3）U FS可以求出静态响应地灵敏度R=0.84%.（4）计算重复性误差在线性段较好地前坡段d :0-2.25mm内，做二次往返地静态响应，记录数据如1表3所示：D100.250.50.751.01.251.51.752.02.25U10.320.621.311.962.553.173.554.164.564.88U10.320.491.261.882.53.113.474.124.544.87U20.310.611.301.942.563.213.774.284.664.98U20.300.581.301.932.553.203.794.264.634.95

8、根据以上数据可绘制静态响应曲线，由于输出最大增量Rmax=0.07mm, 输入增量UFS=4.98 ，由公式RRmax 100%MHU FS可计算出重复性误差RH=1.41%.5 / 8个人收集整理仅供参考学习【小结】本次课程设计主要使用光纤位移传感器，分析了静态响应时地线性度、灵敏度和重复性误差， 得出了输出电压与光纤探头到反射面间地距离对静态特性地具体影响，这对于进一步利用传感器进行齿轮转速等地研究具有重要意义.参考文献】1 吴松林等 . 传感器及检测技术基础 . 北京：北京理工大学出版社， 2009.82 李泽蓉，谢永春，周丹 . 机械设计制造及其自动化专业应用型创业人才培养模式研究与实

9、践 J.攀枝花学院学报2009 （ 3）：108-1103严天峰 . AD7416 数字温度传感器及其应用J.电子世界, 2001, (06)4 吴文君 , 欧伟明 . I2C 接囗芯片 AD7416 温度采样汇编语言程序设计 J. 微计算机信息 , 2005,(05)5孙秀娟 ,赵昌洪,陈支龙 .数字式温度传感器AD7416 及其应用 J.电子产品世界 , 2002,(Z2)6李明 ,杨文昭 .数字温度传感器AD7416 及其应用J.国外电子元器件, 2001,(07)7CharlesKnapp,GliffordCarter.The generalizedcorrelationmethod

10、forestimation of time delayJ. IEEE Trans. ASSP. 1976,24(4):320-327.8 Daigle G A, Piercy J E, Embleton T F W. Line-of-sight propagation throughatmospheric turbulence near groundJ. J Acoust Soc Am,1983,74(5):1505-1513.指导教师评语及成绩：6 / 8个人收集整理仅供参考学习评语：指导教师签名：批阅日期 :2013 年月日版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版

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