傳感器原理作業(yè)

1、實(shí)驗(yàn)一的數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 1 1記錄的數(shù)據(jù)得到的 U與 W是:W( g)20202020202020202020U( mV)5556666666計(jì)算非線性誤差的公式為：f1m/yFs 100%由上圖可知 m=57-57*R=57-57*0.9992f1m/yFs 100%100%=0.04%思考題：R/ R這一項(xiàng)，所以分析產(chǎn)生非線性誤差的原因。答：電阻阻值的相對(duì)變化大時(shí)，非線性度越大。在計(jì)算是我們忽略了實(shí)際測(cè)量中，輸出電壓與R/R不呈線性關(guān)系，從而產(chǎn)生了非線性誤差。實(shí)驗(yàn)二的數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 21記錄的數(shù)據(jù)得到的U與 W是:W(g)20202020202020202020

2、U( mV)22232323242323232324計(jì)算非線性誤差的公式為：f1m/yFs 100%由上圖可知 m = 119 119 、0.9999f1m/yFs 100% 100%=0.008%由此可見使用板橋測(cè)量電路幾乎不存在非線性誤差 思考題：分析為什么半橋的輸出靈敏度比單臂時(shí)高了一倍，而非線性誤差也得到了改變？答：差動(dòng)電橋安裝了兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變， 所以通過(guò)計(jì)算與分析 可知，在相同條件下，差動(dòng)電橋電壓靈敏度是單臂工作室的兩倍， 同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用， 輸出電壓與 R/R呈線性關(guān)系，股也大大改善了非線性誤差。實(shí)驗(yàn)三的數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 31記錄的數(shù)據(jù)

3、得到的U與 W是:W(g)20202020202020202020U( mV)12121211131211121212計(jì)算靈敏度公式為： S U / W ；以下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖o o O5 52 2 1由上圖我們可知計(jì)算非線性誤差的公式為：f1m/yFs 100%由上圖可知m = 231 231 R 231 2311.0000 0f1m/yFs 100% =0/200 100%=0由此可見使用全橋測(cè)量電路不存在非線性誤差 思考題：比擬單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，并從理論上加以分析比擬，得出相應(yīng)結(jié)論。答：靈敏度的比擬是：?jiǎn)伪?半橋 全橋，非線性度的比擬是：?jiǎn)伪?半橋

4、全橋,單臂工作時(shí)接 入了一片應(yīng)變片，半橋工作時(shí)接入了兩片應(yīng)變片， 而全橋工作時(shí)接入了四片應(yīng)變片， 這就是 他，它們工作時(shí)靈敏度和非線性度不同的根本原因， 經(jīng)計(jì)算與分析它們的測(cè)量電路， 便得到 以上結(jié)論。實(shí)驗(yàn)四的數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 41記錄的數(shù)據(jù)得到的 U與 W是:W(g)20202020202020202020U( mV)19202021192119212020計(jì)算靈敏度公式為： S U/ W;以下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖:其誤差為:y 1.1333(mV)計(jì)算非線性誤差的公式為:fim/yFs 100%由上圖我們可知：S=1.0058g/mV由上圖可知 m=ofim/ yFs

5、 100% =0思考題：分析什么因素會(huì)導(dǎo)致電子秤的非線性誤差增大，怎么消除，假設(shè)要增加輸出靈敏度,應(yīng)采取哪些措施？答：環(huán)境因素和實(shí)驗(yàn)器材的校正不準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致非線性誤差增大，通過(guò)屢次校正，通過(guò)調(diào)節(jié)變位器可以減小甚至是消除誤差，假設(shè)要增加輸出靈敏度可以增加相形放大電路。實(shí)驗(yàn)五數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 5 1記錄的數(shù)據(jù)得到的 Vop-p X曲線如下:Vop-pX 曲線o o o o o o o o o o o o4 3 2 1系列】差動(dòng)變樂(lè)器侖觀nm 10分別作出量程為1mm和 3mm靈敏度和非線性誤差:3.627mm ;輸出電壓范圍是：2800mV 1900mVm 2800 2800 R 2800

6、( 10.9981)2.66mVfi 2.66/2800 100%0.095%13.127mm ;輸出電壓范圍是：240mV 3500mV由上圖可知：s2547.31mV/mm計(jì)算非線性誤差的公式為:m/yFsm 3500 (1、. R) 3500(1.0.9965) 7mVf2 7/3500 100%0.2%思考題：1、用差動(dòng)變壓器測(cè)量較高頻率的振幅，例如1KHZ的振動(dòng)振幅，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受什么影響？答：可以，一般說(shuō)來(lái)，差動(dòng)變壓器是用于測(cè)量位移、壓力、振動(dòng)等非電量參量的傳感器件的。因而，其靈敏度要求高，線性要好。因而，要采用線性整流電路來(lái)進(jìn)行整流。線性整流 電路的構(gòu)成是：一

7、個(gè)將整流電路接到反相運(yùn)算放大器的反應(yīng)回路里并在此輸出。運(yùn)算放大器、整流電路及其外圍電路影響其上限頻率。2、是分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同答：差動(dòng)變壓器一般用于作為檢測(cè)元件，而一般變壓器一般作為電源變換部件或者信號(hào)轉(zhuǎn)換部件。 以E型為例。一般變壓器的 2個(gè)E型鐵芯磁芯是固定在一起的緊耦合，不希望 工作中有任何移動(dòng)，否那么會(huì)產(chǎn)生噪聲，大功率時(shí)甚至可能損壞。而差動(dòng)變壓器的2個(gè)E型鐵芯磁芯那么相反。差動(dòng)變壓器一般分為變面積式和變氣隙式。變面積式差動(dòng)變壓器的2個(gè)E型鐵芯磁芯不是固定在一起的，隨工作需要移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)。差動(dòng)變壓器有2個(gè)線圈，一個(gè)是鼓勵(lì)線圈，另一個(gè)是檢測(cè)線圈， 一般在鼓勵(lì)線圈諸如一個(gè)固

8、定頻率固定幅度的信 號(hào)，通過(guò)在檢測(cè)線圈中的信號(hào)獲取差動(dòng)變壓器的變化數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以計(jì)算出距離、 角度或者速度。實(shí)驗(yàn)七數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始記錄紙上的表 71記錄的數(shù)據(jù)得到的幅頻特性曲線如下:幅煩特性莊線十系列1lull0-0003 2 1246310fEHZ思考題：1、提高鼓勵(lì)頻率有哪些優(yōu)點(diǎn)？但是過(guò)高的鼓勵(lì)頻率又會(huì)帶來(lái)哪些不利因素？應(yīng)怎樣確定激 勵(lì)頻率？答:適當(dāng)?shù)奶岣吖膭?lì)頻率會(huì)是輸出電壓的幅度值也變大，但是當(dāng)鼓勵(lì)頻率過(guò)高到超過(guò)某一個(gè)值的時(shí)候，又會(huì)使得輸出電壓幅值逐漸減小，所以應(yīng)將鼓勵(lì)頻率控制在小于某個(gè)能使輸出電壓幅度值到達(dá)最大的那個(gè)頻率，然后在這個(gè)前提下適當(dāng)?shù)奶岣吖膭?lì)頻率，得到理想的輸出電壓幅度值。2

9、、假設(shè)用差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量振動(dòng)，測(cè)量的頻率受什么限制？答:運(yùn)算放大器、整流電路及其外圍電路影響其上限頻率。同時(shí)可能受鐵磁材料磁感應(yīng)頻率響應(yīng)上限影響。但是原那么上來(lái)說(shuō)沒(méi)影響， 因?yàn)榫退愦挪牧喜豁憫?yīng)的高頻，線圈本身的磁場(chǎng)還是有互感現(xiàn)象，只不過(guò)早已偏離了線性區(qū)域了，得到的結(jié)論也不準(zhǔn)了，需要修正才行實(shí)驗(yàn)八數(shù)據(jù)處理根據(jù)表8 1數(shù)據(jù)作出的電容傳感器位移與輸出電壓關(guān)系圖如下所示:由上圖可知：靈敏度 s 205.54mV/mm計(jì)算非線性誤差的公式為：fm/yFsm 585 585 、. R585(10.9978)f 0.64/585 100% 0.11%思考題：1、電容傳感器和電感傳感器相比，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)

10、?答：電容器傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，靈敏度高，零磁滯，真空兼容，過(guò)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好和對(duì)高溫、輻射、強(qiáng)振等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等。缺點(diǎn)是輸出有非線性, 寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜等。2、簡(jiǎn)述什么是傳感器的邊緣效應(yīng)，它會(huì)對(duì)傳感器的性能帶來(lái)哪些不利影響？答：電容式傳感器極板之間存在靜電場(chǎng)， 式邊緣處的電場(chǎng)分布不均勻， 造成電容的邊緣效應(yīng)， 這相當(dāng)于再傳感器的電容里并聯(lián)了一個(gè)電容， 這就叫邊緣效應(yīng)。 不利影響：會(huì)引起極板間的 電場(chǎng)分布不均，導(dǎo)致非線性問(wèn)題仍讓存在，且靈敏度下降。實(shí)驗(yàn)九數(shù)據(jù)處理根據(jù)表9 1數(shù)據(jù)做出V X曲線如以下圖所示:V-耳曲線0

11、-200(-400-600-800-1000J24Ej+棊列1根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差：首先將所測(cè)得的數(shù)據(jù)分成三段，并分別求在這三個(gè)不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差 第一段：位移范圍是：一一 -508mV ;其V X曲線如以下圖所示：第一段VX曲線y 二-210. 30X-50. 262RP = 0.9976-3-40.61mV586mV 816mV ；其 VX 曲由上圖可知：靈敏度 s1210.80mV / mm計(jì)算非線性誤差的公式為：fm/yFsm 508 508 - R 508(、0.9976 1)0.61/508 100%0.12%第二段：位移范圍是：一 4.4

12、mm ;輸出電壓范圍是: 線如以下圖所示:m2816 816 R 816( 0.9812 1)7.7mV827mV873mV ;其 VX 曲線如27.7/816 100%0.94%第二段：位移范圍是：一 6.6mm ;輸出電壓范圍是:F列圖所示:第三段VX曲線 y 二-22. 364K-732.13RP =) 90«0093091.8883+系列1一線性系列1由上圖可知：靈敏度22.364mV /mm叫 873 873 、R 873(10.9099)340.15/873 100% 4.6%思考題：歸納總結(jié)霍爾元件的誤差主要有哪幾種，各自的產(chǎn)生原因是什么， 應(yīng)怎樣進(jìn)行補(bǔ)償。答: 1零位誤差。零位誤差由不等位電勢(shì)所造成，產(chǎn)生不等位電勢(shì)的主要原因是：兩個(gè)霍 爾電極沒(méi)有