传感器原理作业

1、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/yFs100%=0.023/57100%=0.04%思考题：分析产生非线性误差的原因。由上图可知一0.9992=0.023mVflm=57-57*R=57-57*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 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。R/R这一项，所以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(g)20202020202020202020U(mV)222323

2、23242323232324计算灵敏度公式为：SU / W;下图为输出电压与所加负载的关系图由上图可知m=119 119 .0.9999O.OImVfim/yFs100%=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。计算非线性误差的公式为:fim/yFs10%由上

3、图我们可知：S=0.5936g/mV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由上图我们可知：S=1.1600g/mV计算非线性误差的公式为：f1m/yFs100%由上图可知m=231 231 R 231 231 . 1.00000f1m/yFs100%=0/200 100%=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。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

4、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， 而全桥工作时接入了四片应变片， 这就是 他，它们工作时灵敏度和非线性度不同的根本原因，经计算与分析它们的测量电路， 便得到以上结论。实验四的数据处理根据原始记录纸上的表 41 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：SU/ W;下图为输出电压与所加负载的关系图:电子称实验输出电压与所加负载的关系图 U 溜乂捫由上图我们可知：S=1.0058g/mV其误差为：y1.1333(mV)由上图可知m=om/ yFs100%=o思考题：分

5、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？计算非线性误差的公式为:flm/ yFs100%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- 1900mVVop-pX曲线m2.62800 2800、R 2800( 1、0.9981)

6、2.66mV（这段的位移范围是：7.127mm- 13.127mm；输出电压范围是： 240mV 3500mV2.66/2800 100%0.095%4000量程为Gran的VoppX曲线由上图可知：s2547.31mV/mm计算非线性误差的公式为：fm/yFsm 3500 （1、R） 3500（1、0.9965）7mVf27/3500 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

7、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

8、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 记录的数据得到的幅频特性曲线如下:幅频特性曲线思考题：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，

9、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?f(EHZ)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，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s 205.54mV/mm计算非线性误差的公式为：fm/yFs0.64/585 100%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

10、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。缺点是输出有非线性, 寄生电容和分布m 585 585、.R585(1. 0.9978)0.64mV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

11、 数据做出 V X 曲线如下图所示：v-x曲线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：0.2mm-2.2mm；输出电压范围是：-77.6mV -508mV ;其 V X 曲线如下图所示：十系列】00o o o o O o o o O 24 & 8位移K(nm)第一段X曲线y = -210. 80 x-50. 262RP = 0.9976位移/nn由上图可知：灵敏度s 210.80mV/mm计算非线性误差的公式为：fm/yFsm1508 508.R 508( . 0.9976 1)0

12、.61mV10.61/508100%0.12%第二段: 位移范围是:2.4mm 4.4mm；输出电压范围是：586mV816mV;其 V X曲线如下图所示：m2816 816 R 816( 0.98121)7.7mV27.7/816 100%0.94%第二段：位移范围是： 4.6mm-6.6mm；输出电压范围是：827mV873mV；其 V X 曲线如下图所示：由上图可知：灵敏度2114.73mV /mmm3873 873 . R 873(1. 0.9099)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。零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因是：两个霍 尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀；控制电极接触不良， 造成电流分布不均匀。 补偿方法是加一不等位电势补偿电路。（2 ）