传感器及检测技术实验报告.docx

准考证号：100214101370 姓名：倪帅彪 院校：河南科技大学 专业名称：080302机械制造及自动化（独立本科段） 《传感器与检测技术》 实验报告 实验一 常用传感器（电感式、电阻式或电容式）静态性能测试 一、实验目的: 1．进一步认识电阻式、电感式、电容式传感器的工作原理、基本结构、性能与应用。 2．以差动变压器式位移传感器（属于互感型电感传感器）的测量电路为典型，了解调幅-调解电路的基本构成与特点。 3．掌握测试差动变压器式位移传感器变换特性的基本方法，比较电感式传感器的交流输出特性和解调后的直流输出特性。 4. 了解差动变压器式位移传感器与电路的灵敏度、线性度数据处理的方法。 二、实验原理与装置 1．实验装置与仪器 （1）WJ-1型小位移特性实验仪一套。 ① 差动变压器式位移传感器实验装置一台。 ② 电感检测线路板一台。 ③ 频率400—5KHz可调，电压1—5V可调，电感实验激励振荡源一台。 （2）数字电压表一只。 （3）双踪电子示波器一台。 2．实验原理 实验装置的龙门框架上固定精密螺旋测微仪，精度达0.01mm。框架下固定差动变压器组件。调螺旋测微仪，可使其端部联接的差动变压器的可动铁心发生位移，从而使互感发生变化。铁心的位移量由螺旋千分尺读出。电感量的变化通过检测线路（见图1-1）转化为电压的变化输出。 由于差动变压器式传感器直接输出的信号为调幅波，虽然含有位移量大小和方向的信息，但不易读出。所以应经过相敏检波电路（由四个二极管组成的环形相敏解调器）处理后，方可输出与输入位移信号波形相同的电压波形。变压器的激磁电源由电感振荡源提供。数字电压表用于测量输出电压。示波器用于观察传感器的交流输出信号（调幅波）与输入位移量大小、方向的对应关系。 a) b) 图1-1 差动变压器式传感器及其测量电路 a)差动变压器原理 b)测量电路 三、实验内容 1．测量差动变压器式位移传感器的直流输出特性，即静态特性曲线。计算灵敏度与线性度。 2． 用双踪示波器观察传感器的交流输出信号，即调幅波与位移大小、方向的对应关系和与激磁电源频率、电压大小的关系。 四、实验步骤 1． 在实验装置框架下，固定差动变压器组件，螺旋测微仪端部固定差动变压器铁心，面板上固定电感检测线路板。 2． 在转换机箱上插入电感实验用激励振荡源插件。图1-1B为电感检测线路板，振荡源的输出与检测线路板上的孔7联接。 3． 差动变压器的1、4、5、8（图1-1A）与线路板上的1、2、3、4联接。差动变压器的9、10与线路板的5、6联接。 4． 用双踪示波器观察交流输出波形时，检测线路板上的1与9、3与10联接，从孔16输出的调幅波接入双踪示波器，以观察输出波形。双踪示波器的另一输入口可接入差动变压器的激励电厂作为参考信号，以观察调幅波的相位与铁心位移方向的对应关系。 5． 做直流输出特性实验时，将检测线路板的1与14、3、与13、9与15、10与12联接，从孔17输出直流电压（mV），接入检测仪器指示单元的插入插孔usr。若用数字表指示输出时，可将插孔17与数字表联接。 6． 打开转换器电源预热15分钟左右，将指示单元测量选择开关拨向V处，电感振荡源频率调节到1KHz左右，输出电压为5V。再将测量选择开关拨向A处，准备测量。 7． 调节螺旋测微仪到中间位置约12（mm）处，再以此为零点。再调节龙门框架上下滚花螺母，使铁心调节到差动变压器的中间位置，毫安表指示为零；否则，调节零电位器使之为零。之后，调节螺旋测微器向上或向下位移10（mm），毫安表指示应为10（mA）；否则，调节调满电位器。 8． 以螺旋测微仪12(mm)刻度为零点，在±10（mm）范围内每变化2毫米为一点，逐点测量差动变压器的输出，并重复三次，记入表1-1。 表1-1 差动变压器位移传感器的输出特性数据  距离 项目 铁心位移（mm） -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 输出 （mV） 第一次 第二次 第三次 平均值Y1 拟合方程 理论值Y1’ 非线性差值ΔL= Y1-Y1’ 非线性LN 9． 取三次各测量点的平均值，以铁心位移为横坐标，输出值为纵坐标，绘图。 10．用平均法求线性拟合直线，并以此为理论值，求该差动变压器的非线性。 五、实验报告要求 1． 绘出实验系统框图，并加以说明。 2． 用平均法确定由实验数据所得平均值的拟合方程，计算传感器的非线性度，并填入表1-1中。 3． 根据实验数据绘制传感器的输出电压yi与铁心位移x的对应关系曲线，即输出特性曲线。 4． 根据双踪示波器的波形（调幅波），定性绘制传感器输出交流波形与输入位移大小、方向的对应关系图。 5． 思考题 （1）差动电感式传感器与差动变压器在结构、原理上有何异