传感器实验报告

1、传感器实验报告（二）自动化1204班 蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理：利用平板电容C=A/d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。四、实验步骤：1、按图6-4 安装示意图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

2、板，实验线路见图7-1。图7-1 电容传感器位移实验接线图3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。4、接入15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。X(mm)V(mv)5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差f。 图（7-1）五、思考题： 试设计利用的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一下在此设计中应考虑哪些因素？答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；

3、结构：与电容传感器的结构答大体相同 不同之处在于 电容面板的面积应适当增大 使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差f=21.053/353=6.1%实验八 直流激励时霍尔式传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理三、需用器件

4、与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源4V、15、测微头、数显单元。四、实验步骤：1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图8-3 进行。1、3 为电源4，2、4 为输出。图8-2 霍尔传感器安装示意图2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2使数显表指示为零。 图8-3 霍尔传感器位移 直流激励实验接线图 3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表8-1。表8-1X(mm)V(mv)作出V-X 曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。五、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么

5、量的变化？答：反应的是磁场强度B的变化。六 数据处理 用excle计算如下： Excel处理 x-v图像由以上的图线和表格数据可以得到：系统灵敏度S=657.07非线性误差f=129.68/5570=2.33%实验九 电涡流传感器一、 实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。四、验步骤：.根据图9-3 安装电涡流传感器。2、观察传感器结构，这是一

6、个扁平绕线圈。、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有的两端插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。、将实验模板输出端V0 与数显单元输入端Vi 相接。数显表量程切换开关选择电压20V 档。、用连接导线从主控台接入15V 直流电源到模板上标有+15V 的插孔中。、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表9-1。表9-1 电涡流传感器位移X 与输出电压数据X(mm)V(mv)8、根据表9-1 数据，画出V-X 曲线，根据曲线找出线性区域及进

7、行正、负位移测量时的佳工作点，试计算量程为1mm、3mm 及5mm 时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。实验线路图：电涡流传感器安装示意图五、思考题：1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量5mm 的量程应如何设计传感器？2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。答：1，与电涡流传感器能够产生磁场大小有关，还与被测体的材质有关；如果要测量正负5伏的量程 让传感器中空 被测物体靠近一侧是会远离另外一侧 从而保证测量范围。 2.在保证精度的情况下尽量使用量程大的传感器。六：实验数据处理Excel处理数据和绘图如下： 总实验数据图线实验数据记录如下：

8、有以上数据可以计算有：当量程为5mm时：系统灵敏度S=1.5815非线性误差f=0.268/7.86=3.41%当量程为3mm时：系统灵敏度S=1.6666 非线性误差f=0.2205/5.09=4.33%当量程为1mm时：系统灵敏度S=1.7429非线性误差f=0.2205/1.78=12.4%实验十光纤传感器一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成Y 型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦即探头，它与被测体相距，由光源发出的光通过光纤传到端

9、部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距有关，因此可用于测量位移。 图11-3 光纤位移特性曲线三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源15V、反射面。四、实验步骤：1、根据图11-4 安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上光电变换座孔上。其内部已和发光管及光电转换管T 相接。2、将光纤实验模板输出端V01 与数显单元相连，见图11-5。图11-53、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。4、实验模板接入15V 电源，合上主控箱电源开关，调RW使数显表显示为零。5、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm 读出数显表值,将其填入表11-1。表11-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据X(mm)V(v)6、根据表9-1 数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm 时灵敏度和非线性误差。五、思考题：光纤位