传感器原理作业

1、计算非线性误差的公式为:fi实验一的数据处理根据原始记录纸上的表 1 1记录的数据得到的 U与 W是:W( g)20202020202020202020U( mV)5556666666m/ yFs 100%由上图可知 m=57-57*R=57-57* V 0.9992 =0.023mVf1 m/yFs 100% =0.023/57100%=0.04%思考题：分析产生非线性误差的原因。答：电阻阻值的相对变化大时，非线性度越大。在计算是我们忽略了R/R这一项，所以实际测量中，输出电压与R/R不呈线性关系，从而产生了非线性误差。实验二的数据处理根据原始记录纸上的表 21记录的数据得到的U与 W是:W

2、(g)20202020202020202020U( mV)22232323242323232324计算灵敏度公式为：S U/ W ;下图为输出电压与所加负载的关系图半桥测量输岀电压与所加负载关系图y 一 0.2000= 0.9999由上图我们可知：S=0.5936g/mV计算非线性误差的公式为:f1 m/ yFs 100%由上图可知 m = 119 119 J0.99990.01mVfim/yFs 100% =0.01/119 100%=0.008%由此可见使用板桥测量电路几乎不存在非线性误差 思考题：分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而非线性误差也得到了改变？答：差动电桥安装了两个

3、工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变， 所以通过计算与分析 可知，在相同条件下，差动电桥电压灵敏度是单臂工作室的两倍， 同时还具有温度补偿作用， 输出电压与 R/R呈线性关系，股也大大改善了非线性误差。实验三的数据处理根据原始记录纸上的表 31记录的数据得到的U与 W是:W(g)20202020202020202020U( mV)12121211131211121212计算灵敏度公式为：S U/ W；下图为输出电压与所加负载的关系图全桥测量输出电压与所加负载的关系园右;咒爲罟25020015010050D50100150200寮列1线性除列:250由上图我们可知：S=1.1600g/mV计算

4、非线性误差的公式为:fim/yFs 100%由上图可知m=231 231 R231231 J1.00000f1 m/ yFs 100% =0/200100%=0由此可见使用全桥测量电路不存在非线性误差 思考题：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，并从理论上加以分析比较, 得出相应结论。而全桥工作时接入了四片应变片, 经计算与分析它们的测量电路,这就是便得到答：灵敏度的比较是：单臂 半桥 全桥，非线性度的比较是：单臂 半桥 全桥,单臂工作时接 入了一片应变片，半桥工作时接入了两片应变片， 他，它们工作时灵敏度和非线性度不同的根本原因，以上结论。实验四的数据处理根据原始记录纸上的表 41

5、记录的数据得到的 U与 W是:W(g)20202020202020202020U( mV)19202021192119212020计算灵敏度公式为：S U/ W;下图为输出电压与所加负载的关系图:电子称实验输岀电压与所加负载的关系图V琴溜比器由上图我们可知：S=1.0058g/mV其误差为：y 1.1333(mV)计算非线性误差的公式为:fi m/yFs 100%由上图可知 m=0fim/ yFs 100% =0思考题：分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度, 应采取哪些措施？答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大，通过多次校正，通过调节变位器可以

6、减小甚至是消除误差，若要增加输出灵敏度可以增加相形放大电路。实验五数据处理根据原始记录纸上的表 5 1记录的数据得到的 Vop-p X曲线如下:分别作出量程为1mm和 3mm灵敏度和非线性误差：（这段的位移范围是：1.627mm 3.627mm ;输出电压范围是： 2800mV 1900mV）m 2.6 2800 2800 TR 2800( 1 Jo.9981)2.66mVf1 2.66/2800 100%0.095%（这段的位移范围是：7.127mm 13.127mm ；输出电压范围是：240mV 3500mV）o o I I o o o o o o o o4 3!由上图可知：s2547.3

7、1mV/mm计算非线性误差的公式为:f m/yFsm 3500 (1 jR) 3500(1 JO.9965) 7mVf2 7/3500 100%0.2%思考题：1、用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHZ的振动振幅，可以吗？差动变压器测量频率的上限受什么影响？答：可以，一般说来，差动变压器是用于测量位移、压力、振动等非电量参量的传感器件的。因而，其灵敏度要求高，线性要好。因而，要采用线性整流电路来进行整流。线性整流 电路的构成是：一个将整流电路接到反相运算放大器的反馈回路里并在此输出。运算放大器、整流电路及其外围电路影响其上限频率。2、是分析差动变压器与一般电源变压器的异同答：差动变压器一

8、般用于作为检测元件，而一般变压器一般作为电源变换部件或者信号转换部件。 以E型为例。一般变压器的 2个E型铁芯（磁芯）是固定在一起的紧耦合，不希望 工作中有任何移动，否则会产生噪声，大功率时甚至可能损坏。而差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）则相反。差动变压器一般分为变面积式和变气隙式。变面积式差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）不是固定在一起的，随工作需要移动或者旋转。差动变压器有2个线圈，一个是激励线圈，另一个是检测线圈， 一般在激励线圈诸如一个固定频率固定幅度的信 号，通过在检测线圈中的信号获取差动变压器的变化数据，进而可以计算出距离、 角度或者速度。实验七数据处理根据原始记录纸上的表 71记录

9、的数据得到的幅频特性曲线如下:幅烦特性曲线+系列14&fClHZ)10思考题：1、提高激励频率有哪些优点？但是过高的激励频率又会带来哪些不利因素？应怎样确定激 励频率？答:适当的提高激励频率会是输出电压的幅度值也变大，但是当激励频率过高到超过某一个值的时候，又会使得输出电压幅值逐渐减小，所以应将激励频率控制在小于某个能使输出电压幅度值达到最大的那个频率，然后在这个前提下适当的提高激励频率，得到理想的输出电压幅度值。2、若用差动变压器式传感器测量振动，测量的频率受什么限制?答:运算放大器、整流电路及其外围电路影响其上限频率。同时可能受铁磁材料磁感应频率响应上限影响。但是原则上来说没影响，

10、因为就算磁材料不响应的高频，线圈本身的磁场还是有互感现象，只不过早已偏离了线性区域了，得到的结论也不准了，需要修正才行实验八数据处理根据表8 1数据作出的电容传感器位移与输出电压关系图如下所示:由上图可知：灵敏度 s205.54mV / mm计算非线性误差的公式为:f m/yFsm 585 585 J R585(1 JO.9978)0.64mVf 0.64/585 100%0.11%思考题：1、电容传感器和电感传感器相比，有哪些优缺点?答：电容器传感器的优点是结构简单 ，价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力 强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。缺点是输出有非

11、线性, 寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。2、简述什么是传感器的边缘效应，它会对传感器的性能带来哪些不利影响?答：电容式传感器极板之间存在静电场， 式边缘处的电场分布不均匀， 造成电容的边缘效应， 这相当于再传感器的电容里并联了一个电容， 这就叫边缘效应。不利影响：会引起极板间的 电场分布不均，导致非线性问题仍让存在，且灵敏度下降。实验九数据处理根据表9 1数据做出V X曲线如下图所示:V-X曲线由上图可知：灵敏度 s1210.80mV /mm计算非线性误差的公式为:f m/yFsmi508 508 JR508/0.9976 1)0.61mV10.61/50

12、8 100%0.12%根据数据计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差：首先将所测得的数据分成三段，并分别求在这三个不同线性范围时的灵敏度和非线性误差第一段：位移范围是： 0.2mm2.2mm ;输出电压范围是：-77.6mV -508mV ;其VX曲线如下图所示：第一段¥X曲线 y = -210. SOs-50. 262第二段：位移范围是：2.4mm4.4mm ；输出电压范围是：586mV 816mV ;其VX曲线如下图所示：0-1000第二段VX曲线y = -114. 73X-328. 47RP = 0. 3S12-200-400-600检移/»系列L 线性（系列1-80

13、0由上图可知：灵敏度 2114.73mV /mmm2816 816 Tr816(70.98121)7.7mV27.7/816 100%0.94%827mV873mV ;其 V XO O O O O O O 2 S 8 O9 8 3 9 3 9 -+系列1线性（系列1位移第二段：位移范围是：4.6mm 6.6mm ;输出电压范围是:曲线如下图所示：第三段VX曲线 y = -22- 364y-732. 13RP 二 0. 9099由上图可知：灵敏度 322.364mV/mmm3873 873 JR 873(1 J0.9099) 40.15mv340.15/873 100%4.6%思考题：归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么， 应怎样进行补偿。答: （1）零位误差。零位误