【2017年整理】传感器实验电子文档.doc

实验一 电容式传感器性能 实验原理： 差动式平行{同轴}变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化。 （图29） 实验所需部件： 电容传感器、电容传感器实验模块、激振器I、测微仪 实验步骤： 1、观察电容传感器结构：传感器由一组动片和两组定片组成，{一个动极与两个定级组成}，连接主机与实验模块的电源线及传感器接口，按图（29）接好实验线路，增益不宜太大。 2、打开主机电源，用测微仪带动传感器动片{极}位移至两组定片{极}中间，{调整调零电位器}，此时模块电路输出为零。 3、向上{左}和向下{右}位移动片{极}，每次0.5mm，直至动片{极}静{极}片完全重合为止，记录数据，作出V-X曲线，求出灵敏度。 Xmm V0（v） 4、移开测微仪，{在振动平台旁的安装支架上装上电容传感器，在振动平台上装好传感器动极}，在平台上用加减砝码的方法带动电容动片位移，比较两种实验方法的结果，并分析原因。 5、开启“激振I”开关，振动台带动动片{极}在定片{极}中振动，用示波器观察输出波形。 注意事项： 1、电容动片与定片之间距离须相等{动极须位于环型定极中间}，必要时可作调整，实验时电容不能发生擦片，否则信号会发生突变。 2、电容动片是由悬臂梁带动的，由于钢梁弹性恢复的滞后，实验时虽然测微仪刻度回到初始位置，但实验模块输出电压并不一定回到零位，此时可反复几次反方向旋动测微仪，使输出电压过零后再回到初始位置，开始反方向的实验。 实验二 电涡流传感器—静态标定 实验原理： 电涡流传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率，导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。 实验所需部件： 电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、螺旋测微仪、电压表、示波器 （图25） （ 图25） 实验所需部件： 电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、螺旋测微仪、电压表、示波器 实验步骤： 1、连接主机与实验模块电源及传感器接口，电涡流线圈与涡流片须保持平行，安装好测微仪，涡流变换器输出接电压表20V档。 2、开启主机电源，用测微仪带动涡流片移动，当涡流片完全紧贴线圈时输出电压为零（可适当改变支架中的线圈角度），然后旋动测微仪使涡流片离开线圈，从电压表有读数时每隔0.2mm记录一个电压值，将V、X数值填入下表，作出V-X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。 Xmm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 V0v 3、示波器接电涡流线圈与实验模块输入端口{波形观察口}，观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化，信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。 注意事项： 模块输入端接入示波器时由于一些示波器的输入阻抗不高（包括探头阻抗）以至影响线圈的阻抗，使输出V0变小，并造成初始位置附近的一段死区，示波器探头不接输入端即可解决这个问题。 实验三 霍尔式传感器——直流激励特性 实验原理： 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的磁电转换元件，当霍尔元件位于由两个环形磁钢组成的梯度磁场中时就成了霍尔位移传感器。 霍尔元件通以恒定电流时，就有霍尔电势输出，霍尔电势的大小正比于磁场强度（磁场位置），当所处的磁场方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。 － － ＋ WD R +2V 差放 电压表 （图23） 实验所需部件： 霍尔传感器、直流稳压电源（2V）、公共电路模块（一）、{霍尔传感器实验模块}、电压表、测微仪 实验步骤： 1、{安装好梯度磁场及霍尔传感器}连接主机与实验模块电源及传感器接口，确认霍尔元件直流激励电压为2V，另一激励端接地，实验接线按图（23）所示，差动放大器增益10倍左右。 2、用螺旋测微仪调节振动平台{精密位移装置}使霍尔元件置于梯度磁场中间，并调节电桥直流电位器WD，使输出为零。 3、从中点开始，调节螺旋测微仪，上下{左右}移动霍尔元件各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值，并记入下表： Xmm 0 V0mv 0 作出V-X曲线，求得灵敏度和线性工作范围。如出现非线性情况，请查找原因。 注意事项： 直流激励电压只能是2V，不能接+2V(4V)否则锑化铟霍尔元件会烧坏。 实验四 光纤传感器——位移测量 实验原理： 反射式光纤传感器工作原理如图（22）所示，光纤采用Y型结