試驗一金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能試驗-齊魯理工學(xué)院

1、傳感器與檢測技術(shù)實驗指導(dǎo)書齊魯理工學(xué)院目錄實驗一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗1實驗二金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗4實驗三金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗6實驗四直流全橋的應(yīng)用電子秤實驗8實驗五差動變壓器的性能測定9實驗六差動變壓器零點殘余電壓測定及補償11實驗七激勵頻率對差動變壓器特性的影響13實驗八電容式傳感器的位移特性實驗15實驗九直流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗17實驗十Pt100熱電阻測溫實驗19實驗一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗一、實驗?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時，其電阻值會發(fā)生變化，這就是金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬

2、的電阻表達式為：Rl（1）S當金屬電阻絲受到軸向拉力F 作用時，將伸長l ，橫截面積相應(yīng)減小S ，電阻率因晶格變化等因素的影響而改變，故引起電阻值變化R 。對式（ 1）全微分，并用相對變化量來表示，則有：RlS（ 2）RlS式 中 的l為電阻絲的軸向應(yīng)變，用表示，常用單位l（ 1=1×10 6 mm）。若徑向應(yīng)變?yōu)閞，電阻絲的縱向伸長和橫向收縮的關(guān)系用mmr泊松比表示為r r（ ll ），因為SS=2（r r），則（ 2）式可以寫成：Rl）（）ll（ 3）Rl（l llk0 l1 21 2式（ 3）為“應(yīng)變效應(yīng)”的表達式。k0 稱金屬電阻的靈敏系數(shù)，從式（3）可見， k0受兩個因素影

3、響， 一個是（ 1+ 2），它是材料的幾何尺寸變化引起的， 另一個是（，）是材料的電阻率隨應(yīng)變引起的（稱“壓阻效應(yīng)”）。對于金屬材料而言，以前者為主，則 k01 2 ，對半導(dǎo)體， k0值主要是由電阻率相對變化所決定。實驗也表明，在金屬絲拉伸比例極限內(nèi)， 電阻相對變化與軸向應(yīng)變成比例。通常金屬絲的靈敏系數(shù)k0 =2 左右。用應(yīng)變片測量受力時，將應(yīng)變片粘貼于被測對象表面上。在外力作用下，被測對象表面產(chǎn)生微小機械變形時，應(yīng)變片敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流的變化，根據(jù)（ 3）式，可以得到被測對象的應(yīng)變值 ，而根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系E（ 4）式中 測試的應(yīng)力；E材

4、料彈性模量。1可以測得應(yīng)力值 。通過彈性敏感元件，將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，因此可以用應(yīng)變片測量上述各量，從而做成各種應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變片可分為金屬絲式應(yīng)變片，金屬箔式應(yīng)變片，金屬薄膜應(yīng)變片。三、需用器件與單元傳感器實驗箱（二）中應(yīng)變式傳感器實驗單元、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬儀表中直流電壓表） 、± 15V 電源、± 5V 電源，傳感器調(diào)理電路掛件。四、實驗內(nèi)容與步驟1應(yīng)變片的安裝位置如圖（1 1）所示，應(yīng)變式傳感器已裝到應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的R1 、 R2、 R3 、 R4。可用萬用表進行測量，R1R2R1=

5、R2=R3=R4=350 。R4R3圖 1-1應(yīng)變式傳感器安裝示意圖2接入模板電源±15V （從面板上引入） ，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)節(jié)Rw 3 使之大致位于中間位置，再進行差動放大器調(diào)零，方法為：將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控臺面板上數(shù)顯電壓表輸入端V i 相連，調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳险{(diào)零電位器 Rw4，使數(shù)顯表顯示為零， （數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V 檔）。關(guān)閉主控臺電源。 （注意：當 Rw3 的位置一旦確定，就不能改變。）3按圖 1-2 將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作為一個橋臂與 R5、R6、R7 接成直流電橋，（ R5、R6、

6、R7 模塊內(nèi)已接好） ，接好電橋調(diào)零電位器 Rw1 ，接上橋路電源 ±5V ，如圖 1-2 所示。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié) Rw1 ，使數(shù)顯表顯示為零。4在砝碼盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，以后每次增加一個砝碼并讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g 砝碼加完，記下實驗結(jié)果填入表1-1，關(guān)閉電源。表 1-1 單臂電橋輸出電壓與所加負載重量值重量 (g)電壓 (mv)2圖 1-2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒灲泳€圖5 根據(jù)表1-1 計算系統(tǒng)靈敏度SU /W （U 輸出電壓的變化量，W 重量變化量）和非線性誤差 f1=m/y FS ×100 式中m （多次測量時為平均

7、值）為輸出值與擬合直線的最大偏差：yFS 滿量程輸出平均值,此處為 200g。五、實驗注意事項1不要在砝碼盤上放置超過1kg 的物體，否則容易損壞傳感器。2電橋的電壓為±5V ，絕不可錯接成±15V，否則可能燒毀應(yīng)變片。六、思考題1單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用： （ 1）正（受拉）應(yīng)變片（ 2）負（受壓）應(yīng)變片（ 3）正、負應(yīng)變片均可以。七、實驗報告要求1記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出單臂電橋時傳感器的特性曲線。2從理論上分析產(chǎn)生非線性誤差的原因。3實驗二金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗一、實驗?zāi)康?了解半橋的工作原理。2比較半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。二、基本原理把不

8、同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓UO2 EG/2。式中 E 為電橋供電電壓。三、需用器件與單元傳感器實驗箱（二）中應(yīng)變式傳感器實驗單元，傳感器調(diào)理電路掛件中應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬直流電壓表） 、± 15V 電源、± 5V 電源。四、實驗內(nèi)容與步驟1接入模板電源 ±15V （從主控箱引入） ，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，進行差動放大器調(diào)零，方法為：將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端 Vi 相連，調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳险{(diào)零電位器

9、 Rw4 ，使數(shù)顯表顯示為零， （數(shù)顯表的切換開關(guān)打到 2V 檔）。關(guān)閉主控箱電源。2根據(jù)圖2-1 接線。 R1、 R2 為實驗?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2 應(yīng)和 R1 受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰圖 2-1應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒灲泳€圖邊。接入橋路電源±5V ，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1 進行橋路調(diào)零，重復(fù)實驗一中的步驟4、 5，將實驗數(shù)據(jù)記入表 2-1，計算靈敏度 S2 U / W ，非線性誤差 f 2 。若實驗時顯示數(shù)值不變化說明 R1 與 R2 兩應(yīng)變片受力狀態(tài)相同。則應(yīng)更換應(yīng)變片。表 2-1 半橋測量時，輸出電壓與加負載重

10、量值重量（ g）4電壓（ mV）五、實驗注意事項1不要在砝碼盤上放置超過1kg 的物體，否則容易損壞傳感器。2電橋的電壓為±5V ，絕不可錯接成±15V，否則可能燒毀應(yīng)變片。六、思考題1半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（ 1）對邊（ 2）鄰邊。2橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（ 1）電橋測量原理上存在非線性（ 2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（ 3）調(diào)零值不是真正為零。七、實驗報告要求1記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出單臂電橋時傳感器的特性曲線。2分析為什么半橋的輸出靈敏度為什么比半橋時高了一倍，而且非線性誤差也得到改善。5實驗三金屬箔式應(yīng)變片全

11、橋性能實驗一、實驗?zāi)康牧私馊珮驕y量電路的原理及優(yōu)點。二、基本原理全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩個應(yīng)變片接入電橋?qū)?，當?yīng)變片初始阻值：R1 R2 R3 R4，其變化值R1 R2R3R4 時，其橋路輸出電壓U 03 KE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到明顯改善。三、需用器件和單元傳感器實驗箱（二）中應(yīng)變式傳感器實驗單元，傳感器調(diào)理電路掛件、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬直流電壓表） 、± 15V 電源、± 5V 電源。四、實驗內(nèi)容與步驟1根據(jù)3-1 接線，實驗方法與實驗二相同。將實驗結(jié)果填入表3-1；進行靈敏度和非線性誤差計算。表 3-1 全橋輸

12、出電壓與加負載重量值重量（ g）電壓（ mV ）圖 3-1應(yīng)變式傳感器全橋?qū)嶒灲泳€圖五、實驗注意事項1不要在砝碼盤上放置超過1kg 的物體，否則容易損壞傳感器。2電橋的電壓為±5V ，絕不可錯接成±15V。六、思考題1全橋測量中，當兩組對邊（ R1、R3 為對邊）值 R 相同時，即 R1 R3 ，R2 R4，而 R1 R2 時，是否可以組成全橋： （1）可以（ 2）不可以。62某工程技術(shù)人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。圖 3-2應(yīng)變式傳感器受拉時傳感器周面展開圖七、實驗報告要求：1根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)繪制出全橋

13、時傳感器的特性曲線。2比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，并從理論上加以分析比較，得出相應(yīng)的結(jié)論。7實驗四直流全橋的應(yīng)用電子秤實驗一、實驗?zāi)康牧私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標定。二、基本原理電子秤實驗原理與實驗三相同，利用全橋測量原理，通過對電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對應(yīng)值，電壓量綱（ V ）改為重量量綱（ g）即成為一臺原始的電子秤。三、需用器件和單元傳感器實驗箱（二）中應(yīng)變式傳感器實驗單元，應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬直流電壓表） 、± 15V 電源、± 5V 電源。四、實驗內(nèi)容與步驟1按實驗一中2 的步驟，將差動放大器調(diào)零，按圖3

14、-1 全橋接線，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位器Rw1 ，使數(shù)顯表顯示0.000V （ 2V 檔）。2將 10 只砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器Rw3 （增益即滿量程調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.200V 或 - 0.200V。3拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器Rw1 （零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.000V 。4重復(fù)2、 3 步驟的標定過程，一直到精確為止，把電壓量綱V 改為重量量綱g，就可以稱重，成為一臺原始的電子秤。5把砝碼依次放在托盤上，填入下表4-1。表 4-1 電橋輸出電壓與加負載重量值重量（ g）電壓 (mv)6 根據(jù)上表，計算誤差與非線性誤差。五、實驗注意事項1不要在砝碼

15、盤上放置超過1kg 的物體，否則容易損壞傳感器。2電橋的電壓為±5V ，絕不可錯接成±15V 。六、實驗報告要求1記錄實驗數(shù)據(jù)，繪制傳感器的特性曲線。2分析什么因素會導(dǎo)致電子秤的非線性誤差增大， 怎么消除， 若要增加輸出靈敏度，應(yīng)采取哪些措施。8實驗五差動變壓器的性能測定一、實驗?zāi)康?了解差動變壓器的工作原理和特性。2了解三段式差動變壓器的結(jié)構(gòu)。二、基本原理差動變壓器由一只初級線圈和二只次級線圈及鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。當傳感器隨著被測物體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應(yīng)

16、電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減少，將兩只次級反向串接，即同名端接在一起，就引出差動輸出，其輸出電勢則反映出被測體的位移量。三、需用器件與單元傳感器實驗箱（一） 、傳感器調(diào)理電路掛件、測微頭、差動變壓器、信號源。四、實驗內(nèi)容與步驟1將差動變壓器及測微頭安裝在傳感器支架上。2將傳感器引線插頭插入實驗?zāi)０宓牟遄?，在模塊上按圖6-1 接線，音頻振蕩器信號必須從主控臺中的音頻振蕩器的端子（正相或反相）輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率，使輸出頻率為 4-5KHz （可用主控臺的頻率計來監(jiān)測） 。調(diào)節(jié)輸出幅度為峰峰值 Vp-p=2V （可用虛擬示波器監(jiān)測） 。3旋動測微頭，使示波器第二通道顯示的波形Vp-p 為最

17、小，這時可以左右位移，假設(shè)其中一個方向為正位移，另一個方向為負位移，從Vp-p 最小開始旋動測微頭，每 0.2mm 從示波器上讀出輸出電壓 Vp-p 值，填入下表 6-1，再從 Vp-p 最小處反向位移做實驗，在實驗過程中，注意左、右位移時，初、次級波形的相位關(guān)系。圖 6-1 差動變壓器連接示意圖表 6-1 差動變壓器位移 X 值與輸出電壓數(shù)據(jù)表V(mv)9X(mm)4實驗過程中注意差動變壓器輸出的最小值即為差動變壓器的零點殘余電壓的大小，根據(jù)表 6-1 畫出 Vop-p X 曲線，作出量程為 ±1mm、 ±3mm 靈敏度和非線性誤差。五、實驗注意事項1在做實驗前，應(yīng)先用示

18、波器監(jiān)測差動變壓器激勵信號的幅度，使之為Vp-p 值為2V ，不能太大，否則差動變壓器發(fā)熱嚴重，影響其性能，甚至燒毀線圈。2模塊上L2 、 L3 線圈旁邊的“*”表示兩線圈的同名端。六、思考題1用差動變壓器測量較高頻率的振幅，例如1KHz 的振動幅值，可以嗎？差動變壓器測量頻率的上限受什么影響？2試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？七、實驗報告要求1根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出測微頭左移和右移時傳感器的特性曲線。2分析產(chǎn)生非線性誤差的原因。10實驗六差動變壓器零點殘余電壓測定及補償一、實驗?zāi)康牧私獠顒幼儔毫泓c殘余電壓組成及其補償方法。二、基本原理由于差動變壓器阻抗是一個復(fù)數(shù)阻抗，有感抗也有阻

19、抗，為了達到電橋平衡，就要求線圈的電阻 R 相等，兩線圈的電感 L 相等。實際上，這種情況是難以精確達到的，就是說不易達到電橋的絕對平衡。在零點有一個最小的輸出電壓，一般把這個最小的輸出電壓稱為零點殘余電壓，如果零點殘余電壓過大，會使靈敏度下降，非線性誤差增大，甚至造成放大器末級趨于飽和，致使儀器電路不能正常工作。造成零殘電壓的原因，總的來說，是兩電感線圈的等效參數(shù)不對稱造成的。包括差動變壓器二只次級線圈的等效參數(shù)不對稱，初級線圈的縱向排列的不均勻性，二次級的不均勻、不一致，鐵芯B H特性的非線性等。三、需用器件與單元信號源、測微頭、差動變壓器、傳感器調(diào)理電路掛件、虛擬示波器、傳感器實驗箱（一

20、）。四、實驗內(nèi)容與步驟1按圖 7 1 接線，音頻信號源從主控箱輸出，實驗?zāi)０迳?R1 、 C1 、 RW1 、RW2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。圖 7-1零點殘余電壓補償電路之一2 利用虛擬示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為2V 峰-峰值。3 調(diào)整測微頭，使差動放大器輸出電壓最小。4 依次調(diào)整Rw1 、 Rw2 ，使輸出電壓降至最小。5 將第二通道的靈敏度提高，觀察零點殘余電壓的波形，注意與激勵電壓相比較。6 從虛擬示波器上觀察，差動變壓器的零點殘余電壓值（峰-峰值）。（注：這時的零點殘余電壓是經(jīng)放大后的零點殘余電壓）。五、實驗注意事項1在做實驗前，應(yīng)先用示波器監(jiān)測差動變壓器激勵信號的幅度，使之為Vp-p

21、 值為112V ，不能太大，否則差動變壓器發(fā)熱嚴重，影響其性能，甚至燒毀線圈。2模塊上L2 、 L3 線圈旁邊的“*”表示兩線圈的同名端。圖 7-2零點殘余電壓補償電路之二六、思考題1請分析經(jīng)過補償后的零點殘余電壓波形。2本實驗也可用圖7-2 所示的電路，請分析原理。七、實驗報告要求1分析產(chǎn)生零點殘余電壓的原因，對差動變壓器的性能有哪些不利影響。用哪些方法可以減小零點殘余電壓。2歸納總結(jié)前兩種補償電路的優(yōu)缺點。12實驗七激勵頻率對差動變壓器特性的影響一、實驗?zāi)康牧私饧铑l率對差動變壓器輸出的影響。二、基本原理差動變壓器的輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：(M 1M 2 )U iU 02L2PR

22、P2表示，式中L P、 RP 為初級線圈電感和損耗電阻，Ui 、 為激勵電壓和頻率，M1、M2 為初級與兩次級間互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當初級線圈激勵頻率太低時，若RP2 2L P2，則輸出電壓 Uo 受頻率變動影響較大，且靈敏度較低，只有當 2L P2 RP2 時輸出Uo 與 無關(guān)，當然 過高會使線圈寄生電容增大，對性能穩(wěn)定不利。三、需用器件與單元傳感器實驗箱（一） 、傳感器調(diào)理電路掛件、測微頭、虛擬示波器、差動變壓器、信號源、 ±15V 直流電源。四、實驗步驟1將差動變壓器安裝在差動變壓器實驗?zāi)０迳稀?按圖 7-1 連接好線。3選擇音頻信號輸出頻率為1KHz輸出，（可用主控臺

23、的頻率計顯示頻率）移動鐵芯至中間位置即輸出信號最小時的位置，調(diào)節(jié)Rw1 、 Rw2 使輸出變得更小。4用示波器監(jiān)視第二通道，旋動測微頭，向左（或右）旋到離中心位置2.50mm 處，有較大的輸出。將測試結(jié)果記入表8-1。5分別改變激勵頻率為1KHZ 9KHZ ，幅值不變將測試結(jié)果記入下表8-1 中。表 8-1 不同激勵頻率時輸出電壓（峰峰值）的關(guān)系。f(Hz)1KHz2KHz3KHz4KHz5KHz6KHz7KHz8KHz9KHzVop-p(V)6作出幅頻特性曲線。五、實驗注意事項1在做實驗前，應(yīng)先用示波器監(jiān)測差動變壓器激勵信號的幅度，使Vp-p 值為 2V ，不能太大，否則差動變壓器發(fā)熱嚴重，

24、影響其性能，甚至燒毀線圈。2模塊上L2 、 L3 線圈旁邊的“*”表示兩線圈的同名端。3傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。六、思考題1提高激勵頻率有哪些優(yōu)點？但是過高的激勵頻率又會帶來哪些不利因素？應(yīng)怎樣確定激勵頻率。2若用差動變壓器式傳感器測量振動，測量的頻率受什么限制？七、實驗報告要求131根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)作出傳感器的幅頻特性曲線。2歸納總結(jié)正確選擇激勵信號的幅度和頻率的特點。14實驗八電容式傳感器的位移特性實驗一、實驗?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點。二、基本原理利用平板電容Cs / d 和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇、 S、d 中三個參數(shù)中，保持兩個參數(shù)不變，而只

25、改變其中一個參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（ 變）測微小位移（變 d）和測量液位（變 S）等多種電容傳感器。變面積型電容傳感器中，平板結(jié)構(gòu)對極距特別敏感，測量精度受到影響，而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，且理論上具有很好的線性關(guān)系， （但實際由于邊緣效應(yīng)的影響，會引起極板間的電場分布不均，導(dǎo)致非線性問題仍然存在，且靈敏度下降，但比變極距型好得多。）成為實際中最常用的結(jié)構(gòu)，其中線位移單組式的電容量C 在忽略邊緣效應(yīng)時為：2l（ 1）Cr2lnr1式中l(wèi)外圓筒與內(nèi)圓柱覆蓋部分的長度；r2、r1 外圓筒內(nèi)半徑和內(nèi)圓柱外半徑。當兩圓筒相對移動l 時，電容變化量C 為：C2l2ll2ll（ 2）lnr

26、2lnr2lnr 2C 0lr1r1r1于是，可得其靜態(tài)靈敏度為：C2ll2ll4k gr 2/lllnlnr2lnr1r1r（ 3）2r1可見靈敏度與r2有關(guān)，r2與r1 越接近，靈敏度越高， 雖然內(nèi)外極筒原始覆蓋長度l 與r1，靈敏度無關(guān)，但l 不可太小，否則邊緣效應(yīng)將影響到傳感器的線性。本實驗為變面積式電容傳感器，采用差動式圓柱形結(jié)構(gòu)，因此可以很好的消除極距變化對測量精度的影響，并且可以減小非線性誤差和增加傳感器的靈敏度。三、需用器件與單元電容傳感器、傳感器實驗箱（一）、傳感器調(diào)理電路掛件、測微頭、直流穩(wěn)壓源。智能直流電壓表（或虛擬儀表中直流電壓表）四、實驗步驟1將電容式傳感器裝于傳感器

27、實驗箱（一）的黑色支架上，將傳感器引線插頭插入傳感器調(diào)理電路中電容式傳感器實驗單元的插孔中。2Rw 調(diào)節(jié)到大概中間位置。將電容傳感器實驗?zāi)０宓妮敵龆薞o 與智能直流電壓表（或虛擬儀表中直流電壓表）。3接入 ±15V 電源，旋動測微頭改變電容傳感器動極板的位置，每隔0.2mm 記下位移X15與輸出電壓值，填入表8-1。表 8-1 電容傳感器位移與輸出電壓值X(mm)V(mv)4根據(jù)表8-1 數(shù)據(jù)計算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S 和非線性誤差f 。五、實驗注意事項1傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。2做實驗時，不要用手或其它物體接觸傳感器，否則將會使線性變差。六、思考題1簡述什么是電容式傳感

28、器的邊緣效應(yīng)，它會對傳感器的性能帶來哪些不利影響。2電容式傳感器和電感式傳感器相比，有哪些優(yōu)缺點？圖 8-1 電容傳感器位移實驗接線圖七、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所得的實驗數(shù)據(jù)做出傳感器的特性曲線，并利用最小二乘法做出擬合直線，計算該傳感器的非線性誤差。2根據(jù)實驗結(jié)果，分析引起這些非線性的原因，并說明怎樣提高傳感器的線性度。16實驗九直流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于磁場和電流的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。具有這種效應(yīng)的元件成為霍爾元件，根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UH K

29、HIB ，當保持霍爾元件的控制電流恒定，而使霍爾元件在一個均勻梯度的磁場中沿水平方向移動，則輸出的霍爾電動勢為kxUH ，式中 k位移傳感器的靈敏度。這樣它就可以用來測量位移。霍爾電動勢的極性表示了元件的方向。磁場梯度越大，靈敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性度就越好。三、需用器件與單元霍爾傳感器實驗?zāi)０?、霍爾傳感器?#177;15V 直流電源、測微頭、數(shù)顯單元。四、實驗步驟1、將霍爾傳感器安裝在霍爾傳感器實驗?zāi)K上，將傳感器引線插頭插入實驗?zāi)０宓牟遄校瑢嶒灠宓倪B接線按圖9-1 進行。 1、 3 為電源± 5V ， 2、 4 為輸出。2、開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片大致在磁鐵中間位置，再調(diào)節(jié)Rw1 使數(shù)顯表指示為零。3、測微頭往軸向方向推進，每轉(zhuǎn)動0.2mm 記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表，作出V-X 曲線。X(mm)V （ mv）五、實驗注意事項1、對傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。2、不要將霍爾傳感器的激勵電壓錯接成±15V ，否則將可能燒毀霍爾元件。六、思考題本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？七、實驗報告要求1、整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所得得實驗數(shù)據(jù)做出傳感器的特性曲線。172、歸納總結(jié)霍爾元件的誤差主要有