傳感器與檢測(cè)技術(shù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、天津廣播電視大學(xué)武清分校傳感器與測(cè)試技術(shù) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí): 13 春機(jī)械本實(shí)驗(yàn)一：電渦流式傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解電渦流傳感器的實(shí)際應(yīng)用。2、 了解電渦流傳感器在靜態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用。3、 了解電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、工作特性。4、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握用電渦流傳感器測(cè)量振幅的原理和方法。5、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明不同的渦流感應(yīng)材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響。 二、實(shí)驗(yàn)電路圖及原理：圖(1)電渦流式傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當(dāng)線圈中通以高頻交變電流后，與 其平行的金屬片上感應(yīng)產(chǎn)生電渦流， 電渦流的大小影響線圈的阻抗 z，而渦流的大小與金 屬渦流片的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、溫度以及與線圈的距

2、離 x 有關(guān)。當(dāng)平面線圈、被測(cè) 體（渦流片）、激勵(lì)源已確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗 z 只與 x 距離有關(guān)。將阻抗變 化經(jīng)渦流變換器變換成電壓 v 輸出，則輸出電壓是距離 x 的單值函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件：測(cè)微頭、示波器、電壓表、電渦流線圈、金屬渦流片、電渦流變換器、三種金屬渦流片。 四、實(shí)驗(yàn)步驟：1 按圖連線，差動(dòng)放大器調(diào)零，將電渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)金屬圓盤(pán)。2 旋轉(zhuǎn)測(cè)微器旋鈕移動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，使電渦流傳感器與金屬片接觸，此時(shí)渦流變換器的輸出 電壓為零，由此開(kāi)始向上旋轉(zhuǎn)測(cè)微器旋鈕，每隔 0.5mm 用電壓表讀取變換器的輸出電 壓，將數(shù)據(jù)填入表 1。3 分別將銅片和鋁片代替鐵片，重復(fù) 2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別

3、填入表 2 和表 3。4 將電渦流傳感器連支架移到金屬轉(zhuǎn)盤(pán)上方，調(diào)整到其端面距盤(pán)面 1.0mm 處，注意保 持其端面與盤(pán)面的平行，不可碰擦。5 渦流變換器的輸出端與數(shù)字頻率表相連，開(kāi)啟電機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，則電機(jī)轉(zhuǎn)速可由下式得到：電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率表顯示值 /金屬轉(zhuǎn)盤(pán)等分值 2 （本實(shí)驗(yàn)中等分值為 4 ） 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 :表 1距離電渦流傳感器對(duì)鐵片的輸出特性 0（mm ）輸出（v）表 2電渦流傳感器對(duì)銅片的輸出特性距離0（mm ）輸出（v）表 3電渦流傳感器對(duì)鋁片的輸出特性距離 0（mm ）輸出（v）1 2 3ddd實(shí)驗(yàn)二：電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉電阻應(yīng)變式傳感器在位移測(cè)量中的應(yīng)用

4、。2、 比較半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器和金屬電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度。3、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟悉和了解電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路的組成及工作原理。4、 比較單臂電橋、雙臂電橋和雙差動(dòng)全橋式電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器位移測(cè)量電路。2、 單臂電橋、雙臂電橋和雙差動(dòng)全橋組成的位移測(cè)量電路。三實(shí)驗(yàn)步驟1、調(diào)零。開(kāi)啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置 100 倍（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，“、”?入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸 出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對(duì)地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居 “零

5、”位。拔掉短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào) 零后關(guān)閉儀器電源。2、按圖（ 1）將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中 r 、 r 、 r 、和 w 為電橋 中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器， r 為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片）。 直流激勵(lì)電源為 4v 。4vr2rwv4v r3r1圖（ 1 ）測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。3、接線無(wú)誤后開(kāi)啟儀器電源，預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋 w 電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。 （ 1）旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出 電壓為零起點(diǎn)，向上和向下移動(dòng)各 6

6、mm ，測(cè)微頭每移動(dòng) 1mm 記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電 壓值，并列表。（ 2）計(jì)算各種情況下測(cè)量電路的靈敏度 s 。 sux表 1 金屬箔式電阻式應(yīng)變片單臂電橋位移 x （mm） 輸出 u0 （mv）-6 -5 -4120-385-254-1300 1 2 3 4 5 6 4 -34 -74 -108 -147 -184 -235平均靈敏度 s（mv/mm ）表 2 金屬箔式電阻式應(yīng)變片雙臂電橋位移 x （mm） 輸出 u0（mv）平均靈敏度 s（mv/mm ）-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6236 180 123 59 0 -53 -108 -163 -222

7、-282 -339表 3 半導(dǎo)體應(yīng)變片雙臂電橋位移 x （mm）輸出 u0 （mv ）平 均 靈 敏 度 s （mv/mm ）-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 65580 4050 2610 1290 10 -980 -2370 -3770 -5300 -6810 -83601394實(shí)驗(yàn)三：電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、基本原理 ：利用平板電容 c=a/d 的關(guān)系,在（介電常數(shù)）、a（極板面積）、d（極板距離）三個(gè) 參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可使電容的容量 (c)發(fā)生變化，通 過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路，將電容的

8、變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如： 變的濕度電容傳感器。變 d 的電容式壓力傳感器。變 a 的電容式位移傳感器。本 實(shí)驗(yàn)采用第種電容傳感器,是一種圓筒形差動(dòng)變面積式電容傳感器。圖 4-1 電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖三、器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉y(cè)微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直 流穩(wěn)壓電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 按圖 3-1 將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?、 將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，?shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖 4-1。3、 將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆?v01 與數(shù)顯電壓表 vi 相接，電壓表量程置 2v 檔，rw 調(diào)節(jié)到中間位置。4

9、、 接入15v 電源，將測(cè)微頭旋至 10mm 處，活動(dòng)桿與傳感器相吸合，調(diào)整測(cè)微頭的左 右位置，使電壓表指示最小，并將測(cè)量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動(dòng)測(cè)微頭，每間隔 0.2mm 記下輸出電壓值(v)，填入表 4-1。將測(cè)微頭回到 10mm 處，反向旋動(dòng)測(cè)微頭， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。表 4-1 電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系x（mm）8910v（mv）27x（mm）v（mv）12115、根據(jù)表 4-1 數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的靈敏度 s 和非線性誤差f，分析誤差來(lái)源。靈敏度 s=v/x=+/19/=mm誤差來(lái)源：（1）原理上存在非線性誤差。（2） 電容式傳感器產(chǎn)生的效應(yīng)是非線性的。（2） 零點(diǎn)偏移。五、思考題：試設(shè)計(jì)一個(gè)利用的變化測(cè)谷物濕度的電容傳感器，能否敘