传感器综合实验实验报告

传感器综合实验实验报告黄金杯华中科技大学物理学院物理2011级01班学号：U201110156邮箱：2279526616@摘要：本实验通过对电涡流及电阻应变片传感器的实验，要求学生掌握电涡流传感器的基本结构和工作原理；通过实验了解不同材料对电涡流传感器特性的影响；通过电涡流方法测量振幅、重量、电机转速，掌握电涡流传感器的实际应用技术；掌握电涡流传感器的静态标定方法，通过实验进行电涡流传感器的静态标定；了解金属箔式应变片的结构及粘贴方式；了解单臂直流电桥的工作原理和工作情况；比较单臂、半桥、全桥电路的性能；了解温度变化对应变测试系统的影响；了解交流激励时应变电桥的工作原理和工作情况。实验方法为使用电涡流传感器与电阻应变片传感器进行实验。关键词：电涡流，电阻应变片，传感器，静态标定1、引言电涡流传感器是一种性能优越的非接触式传感器，被广泛应用于在线位移测量。电涡流传感器具有非接触、精度高、重复性好、线性范围宽及信号数字化输出等特点。近年来,由于对机械振动、无损探伤和连续监测技术等方面的研究,使得电涡流传感器的应用愈来愈广泛,对电涡流传感器特性的研究也愈来愈受到重视。电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。2、实验原理1）电涡流传感器电涡流传感器的探头是一扁平线圈。在高频信号激励下,线圈产生高频交变磁场。当被测导体靠近线圈时,导体表面产生与该磁场相交链的电涡流。由于电涡流的存在,导体内存在涡流损耗和磁损耗,因而使探头线圈的等效复阻抗值降低。值大小与被测体的电阻率、磁导率、激磁频率及线圈至被测体表面之间的距离有关,即：，当给定时,就是的单值函数。因而改变值,可使线圈的等效复阻抗值、品质因数值及电感量值发生相应变化，通过一定的测量线路把位移量转换为相应的电量。2）电阻应变片传感器电阻应变片传感器工作原理是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。3、实验方法实验方法，材料，仪器和步骤见实验记录及讲义4、数据分析（1）电涡流传感器的传感特性和静态标定与被测材料对电涡流传感器特性的影响1.1铁片数据：用实验数据所绘图形为：其中的线性范围为：（2.500，-4.86）至（4.000,-5.96）用线性函数拟合结果为：，相关系数为：，比较接近于1，具有较好的线性关系。灵敏度为：。最佳工作点为：（3.000.-5.28）。1.2铜片：数据：用实验数据所绘图形为：其中的线性范围为：（7.750，-7.06）至（10.250,-7.21）用线性函数拟合结果为：，相关系数为：，比较接近于1，具有较好的线性关系。灵敏度为：。最佳工作点为：（8.500.-7.12）。1.3铝片数据：用实验数据所绘图形为：其中的线性范围为：（6.750，-7.25）至（8.750,-7.33）用线性函数拟合结果为：，相关系数为：，等于1，具有非常好的线性关系。灵敏度为：。最佳工作点为：（7.750.-7.29）。2.结论对于不同被测材料，电涡流传感器的灵敏度、线性范围都不相同，必须分别进行标定。而且电涡流传感器在位移较小时线性度较差，只有位移达到一定程度时，电涡流传感器才具有较好的线性性。（2）电涡流传感器的振幅测量参考文献[1]江苏师范学院物理系.普通物理实验