传感器实验大全(附思考题答案+实验过程+结果)

PAGEPAGE8传感实验总结传感器技术与应用这门课虽只历时八周理论知识活起来。流传感器的位移特性、光纤传感器的位移特性。下面分别说明：１.实验目的：２.基本原理：（（由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接，就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。３.需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（频振荡器、电压表。４.实验步骤：１） 1－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。图1－1 差动变压器电容传感器安装示意图２）在模块上按图1－２接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测幅度为峰－峰值Vp-＝2（X轴为0.2ms/di。图中1、3、、、6按图1—2音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，中1（3（4）为实验模块中的插孔编号。３）旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表1－1，再人Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。图1－2 双踪示波器与差动变压器连结示意图４）实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小1－1、±3mmX(mm)００．２０．４０．６０．８１．０１．２１．４１．６V(mv)X(mm)００．２０．４０．６０．８１．０１．２１．４１．６V(mv)００．０２００７０１２０１４０１８０２１０２４０２７X(mm)１．８２．０２．２２．４２．６２．８３．０３．２３．４V(mv)０．３００．３３０３７０４１０４２０４６０５００５２０５６X(mm)３．６３．８４．０４．２４．４４．６４．８５．０５．２V(mv)０．６００．６３０６７０６９０７５０８００８４０８６０９１X(mm)５．４５．６５．８６．０６．２６．４６．６６．８V(mv)得图：０．９７１．００１０４１０９１１４１２０１２３１２７1.5mv值mv值1.41.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.11.41.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.10

-1

1 2 3 4 5 6 7 8经最小二乘法：可知当量程为±1mm时灵敏度分别为：0.187143(mv/mm)、-0.158571(mv/mm)可知当量程为±3mm时灵敏度分别为：0.164265(mv/mm)、-0.158309(mv/mm)可知当量程为±1mm时非线性误差分别为：0.012952(mv)、0.014286mv)。当组数为16组，改变M、N均为16时。可知当量程为±3mm时非线性误差分别为：0.018956(mv)、0.014338(mv)。思考题1）用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHZ的振动幅值，可以吗？差动变压器测量频率的上限受什么影响？答：a)不可以。b)受铁磁材料磁感应频率响应上限影响。原则上来说没影响，因为即使磁材料不响的结论也不准了，需要修正才行。答：异：a)答：异：a)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。b)一般E2个E型铁芯（磁芯）是固定在一起不动的紧耦合。而2个E型铁芯（磁芯）随工作需要移动或者旋转。同：a)一般E2个铁芯（磁芯。二．电容式传感器的位移特性实验１.实验目的：２.基本原理：利用平板电容C=εA/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ε、Ad燥度（ε变，测微小位移d变）和测量液位A变）等多种电容传感器。３.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。４.实验步骤：１）按图1－1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别CX1CX2123号引线。x1２）将电容传感器电容C1和C2的静片接线分别插入电容传感器实验模板C Cx2插上，动极板连接地插孔（见图－3。x1图1－3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Vo1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±15V0.2mm位移X。表1－2 电容传感器位移与输出电压值X(mm)3455.56.06.57.07.57.7V(mv)1.0930.9870.8650.7880.7230.6620.5950.5340.521X(mm)7.98.18.38.58.78.99.19.39.5V(mv)0.4960.4700.4390.4140.3920.3610.3340.3050.281X(mm)9.79.910.110.310.510.710.911.111.3V(mv)0.2530.2250.1990.1710.1430.1160.0890.0600.032X(mm)11.511.711.912.112.312.512.712.913.1V(mv)0.005-0.024-0.052-0.079-0.108-0.135-0.163-0.193-0.221X(mm)13.313.513.713.914.114.314.514.714.9V(mv)-0.250-0.278-0.308-0.334-0.364-0.392-0.419-0.451-0.478X(mm)15.115.315.51616.51717.51819V(mv)-0.505-0.535-0.575-0.635-0.703-0.773-0.864-0.913-1.040得图：V值1.5V值10.50-0.50-1-1.5

5 10 15 20５）根据表1－2数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。经最小二乘法和非线性误差的定义编辑程序有：得：可知系统灵敏度为：S=-0.137076(mv/mm) 非线性误差δ0.067596(mv)f=一、思考题：试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？三．电涡流传感器的位移特性１.实验目的：２.基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场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。３.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。４.实验步骤：9１）1-4安装电涡流传感器。9PAGEPAGE16图1-4电涡流传感器安装示意图图1-5电涡流传感器位移实验接线图２）观察传感器结构，这是一个平绕线圈。３）将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L元件。４）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Vo与数显单元输入端Vi20V５）15V的插孔中。６）0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表1-3。表1-3电涡流传感器位移X与输出电压数据X（mm）6.56.76.97.17.37.57.77.98.1V(v)1.592.182.763.263.744.154.534.845.13X（mm）8.38.58.78.99.19.39.59.79.9V(v)5.375.605.795.966.126.256.366.476.56X（mm）10.110.310.510.710.911.111.311.511.7V(v)6.636.716.776.836.896.936.987.017.05X（mm）11.912.112.312.512.712.913.113.313.5V(v)7.087.107.137.157.177.187.207.217.23X（mm）13.713.914.114.314.514.714.915.115.3V(v)7.247.257.277.287.297.307.317.317.31X（mm）15.515.715.916.116.316.516.716.917.1V(v)7.327.337.347.347.357.357.367.377.37X（mm）17.317.517.717.918.118.318.518.718.9V(v)7.377.387.387.387.397.397.397.397.39７）1-3数据，画出V－X、3mm5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线。876543216 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20由曲线图可知线性区域为（6.5，7.7）进行正、负位移测量时的最佳工作点为（7.1，3.26）结果：由上可知，当量程为1mm时灵敏度为：2.568522(v/mm) 线性度为：0.080928(v)由上可知，当量程为3mm时灵敏度为：1.545062(v/mm) 线性度为：0.694281(v)由上可知，当量程为5mm时灵敏度为：0.971299(v/mm) 线性度为：1.420599(v)一、思考题：15mm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。3、被测体材质对电涡流传感器特性有无影响？4、被测体面积大小对电涡流传感器特性有无影响？四．光纤传感器的位移特性实验一、 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：YD收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。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、反射面四、 实验步骤：1)根据图1-6光管D及光电转换管T相接。1-62)将光纤实验模板输出端1-7。1-73)调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。电源，合上主控箱电源开关，调、使数显表显示为零。X（mm）00.10.20.30.40.5X（mm）00.10.20.30.40.5V(v)00.080.180.30.430.57X（mm）0.60.70.80.911.1V(v)0.750.921.11.281.41.63X（mm）1.21.31.41.51.61.7V(v)1.781.932.052.122.282.37X（mm）1.81.922.12.22.3V(v)2.442.52.512.582.612.62X（mm）2.42.52.62.72.82.9V(v)2.572.512.512.482.452.31X（mm）33.13.23.33.43.5V(v)2.252.232.172.111.961.9X（mm）3.63.73.83.944.1V(v)1.871.81.741.621.551.53X（mm）4.24.34.44.54.64.7V(v)1.481.421.321.281.241.21X（mm）4.84.955.15.25.3V(v)1.151.081.041.010.980.94X（mm）5.45.55.65.75.85.9V(v)0.880.860.840.810.780.73X（mm）66.16.26.36.46.5V(v)0.720.70.680.650.620.61X（mm）6.66.76.86.977.1V(v)0.590.570.550.530.520.5X（mm）7.27.37.47.57.67.7V(v)0.490.480.460.440.430.42X（mm）7.87.988.18.28.3V(v)0.410.390.390.370.370.36X（mm）8.48.58.68.78.88.9V(v)0.350.340.330.320.310.31X（mm）99.19.29.39.49.5V(v)0.30.290.280.280.270.27X