東南大學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共32頁(yè))

1、傳感器第一次實(shí)驗(yàn)(shyn)試驗(yàn)(shyn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能(xngnng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)及單臂電橋工作原理和性能?；驹黼娮杞z在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它反映被測(cè)部位受力狀態(tài)的變化。電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓 ，其中K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤、砝碼、萬(wàn)用表、導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)接線示意圖安裝接線。放大器輸出調(diào)零。電橋調(diào)零。應(yīng)變片單臂

2、電橋?qū)嶒?yàn)。測(cè)得數(shù)據(jù)如下：重量（g）020406080100120140電壓（mv）3.57.211.316.020.724.728.833.5實(shí)驗(yàn)曲線如下所示：分析：由圖可以看出，輸出電壓與加載的重量成線性關(guān)系，由于一開始調(diào)零不好，致使(zhsh)曲線沒有經(jīng)過原點(diǎn)，往上偏離了一段距離。根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算(j sun)系統(tǒng)的靈敏度（為輸出電壓(diny)變化量，為重量變化量）和非線性誤差，式中為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差；為滿量程輸出平均值，此處為140g。 =30mv， =140g， 所以 =1.9768g， =140g， 所以 利用虛擬儀器進(jìn)行測(cè)量。測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示：重

3、量（g）020406080100120140電壓（mv）0.75.09.513.918.723.428.332.9相應(yīng)的曲線如下：思考題 單臂電橋工作時(shí)，作為(zuwi)橋臂電阻的應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片；（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片；（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。答：應(yīng)變(yngbin)片受拉，所以選（1）正應(yīng)變片。實(shí)驗(yàn)二 金屬箔片(b pin)應(yīng)變片板橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)二基本原理 不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋暑促靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤

4、、砝碼、萬(wàn)用表、導(dǎo)線等。四實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)接線示意圖安裝接線。2.放大器輸出調(diào)零。3.電橋調(diào)零。4.應(yīng)變(yngbin)片半橋?qū)嶒?yàn) 實(shí)驗(yàn)(shyn)結(jié)果如下：重量（g）020406080100120140電壓（mv）010.620.230.540.750.760.870.3實(shí)驗(yàn)(shyn)曲線如下所示：分析：從圖中可見，輸出電壓與加載重量成線性。數(shù)據(jù)點(diǎn)與擬合直線相對(duì)單臂更為接近，即線性性更好。5.計(jì)算靈敏度S=U/W，非線性誤差。 U=70.3mv， W=140g； 所以 S=70.3/140=0.5021mv/g. =0.7525g， =140g，6.利用虛擬儀器進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果如下

5、所示：重量（g）020406080100120140電壓（mv）-2.67.818.728.939.550.059.970.2繪制實(shí)驗(yàn)曲線如下：五、思考題1.半橋測(cè)量時(shí)，兩片不同受力狀態(tài)(zhungti)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊；（2）鄰邊。答：（2）鄰邊。2.半橋測(cè)量時(shí)，兩片相同(xin tn)受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入點(diǎn)橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊；（2）鄰邊。答：（1）對(duì)邊。3.橋路測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)量原理(yunl)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。答：（1）電橋測(cè)量原理上存在非線性；（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性

6、的。實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)二、基本原理 全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄喾吹膽?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值R1=R2=R3=R4、其變化值時(shí)，其橋路輸出電壓。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都得到了改善。三、實(shí)驗(yàn)(shyn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?mbn)、托盤、砝碼、萬(wàn)用表、導(dǎo)線等。四、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟1.根據(jù)接線示意圖安裝接線。2.放大器輸出調(diào)零。3.電橋調(diào)零。4.應(yīng)變片全橋?qū)嶒?yàn) 數(shù)據(jù)記錄如下表所示： 重量（g）020406080100120140電壓（mv）020.140.160.

7、480.8100.8121.1141.2實(shí)驗(yàn)曲線如下所示：分析：從圖中可見，數(shù)據(jù)點(diǎn)基本在擬合曲線上，線性性比半橋進(jìn)一步提高。5.計(jì)算靈敏度S=U/W，非線性誤差。 U=141.2mv， W=140g； 所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g; =0.1786g， =140g， 6.利用虛擬儀器進(jìn)行測(cè)量 測(cè)量數(shù)據(jù)如下表所示：重量（g）020406080100120140電壓（mv）-1.119.640.461.181.7102.4122.0142.0實(shí)驗(yàn)(shyn)曲線如下所示：五、思考題1.測(cè)量(cling)中，當(dāng)兩組對(duì)邊電阻值R相同時(shí)，即R1=R3，R2=R4，而R1R2時(shí)，是

8、否可以(ky)組成全橋：（1）可以；（2）不可以。答：（2）不可以。2.某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，能否及如何利用四組應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。答：能夠利用它們組成電橋。對(duì)于左邊一副圖，可以任意選取兩個(gè)電阻接入電橋的對(duì)邊，則輸出為兩倍的橫向應(yīng)變，如果已知泊松比則可知縱向應(yīng)變。對(duì)于右邊的一幅圖，可以選取R3、R4接入電橋?qū)?，則輸出為兩倍的縱向應(yīng)變。兩種情況下都需要接入與應(yīng)變片阻值相等的電阻組成電橋。3.金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較比較單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，闡述原因，得出相應(yīng)的結(jié)論。答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：

9、 靈敏度： 全橋半橋單臂 非線性度：?jiǎn)伪蹎螛蛉珮?理論上： 靈敏度： 單臂 ，半橋 ，全橋 。 非線性度：?jiǎn)伪郏霕?，全橋 。 因?yàn)槿珮蚰苁瓜噜弮杀鄣膫鞲衅饔邢嗤臏囟忍匦?，達(dá)到(d do)消除溫度誤差的效果。同時(shí)還能消除非線性誤差。結(jié)論：利用差動(dòng)技術(shù)(jsh)，能有效地提高靈敏度、降低非線性誤差、有效地補(bǔ)償溫度誤差。4.金屬(jnsh)箔式應(yīng)變片的溫度影響 如何消除金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響？答：利用溫度補(bǔ)償片或采用全橋測(cè)量。實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解差動(dòng)變壓器的工作原理和特性。二、基本原理 差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有兩段

10、式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式。 當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)差動(dòng)變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化。將兩只次級(jí)反向串接，引出差動(dòng)電勢(shì)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)物體的移動(dòng)量。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、導(dǎo)線等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按照接線圖連接線路。2.差動(dòng)變壓器L1的激勵(lì)電壓從主機(jī)箱中的音頻振蕩器的Lv端引入，音頻振蕩器的頻率為45KHz，輸出峰峰值為2V。3.松開測(cè)微頭的緊固螺釘，移動(dòng)測(cè)微頭的安裝套使變壓器次級(jí)輸出的Vp-p較小。 然后擰緊螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測(cè)微頭的微分筒使變壓器的次級(jí)輸出Vp-p

11、為最小值（零點(diǎn)殘余電壓），定義為位移的相對(duì)零點(diǎn)。4.從零點(diǎn)開始旋動(dòng)測(cè)微頭的微分筒，每隔0.2mm從示波器上讀出示波器的輸出電壓Vp-p，記入表格中。 一個(gè)方向結(jié)束后，退到零點(diǎn)反方向做相同的實(shí)驗(yàn)。5.根據(jù)(gnj)測(cè)得數(shù)據(jù)畫出Vop-p X曲線(qxin)，做出位移為1mm、3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差(wch)。數(shù)據(jù)表格如下：X(mm)-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4V(mv)93776246311542037X(mm)0.60.81.01.21.41.61.82.02.2V(mv)536883100116133149165181實(shí)驗(yàn)曲線如下：分析：從圖中可見，曲

12、線基本呈線性，關(guān)于x=0對(duì)稱的，在零點(diǎn)時(shí)存在一個(gè)零點(diǎn)誤差。X=1mm 時(shí)， ， ，； ， ，。 五、思考題1.用差動(dòng)變壓器測(cè)量，振動(dòng)頻率的上限受什么影響？答：受導(dǎo)線的集膚效應(yīng)和鐵損等的影響，若頻率過大會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降。2.試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？答：相同點(diǎn)：利用電磁感應(yīng)原理工作。 不同點(diǎn)：差動(dòng)變壓器為開磁路，一、二次側(cè)間的互感隨銜鐵移動(dòng)而變，且兩個(gè)繞組按差動(dòng)方式工作；一般變壓器為閉合磁路，一、二次側(cè)間的互感為常數(shù)。傳感器第二次實(shí)驗(yàn)(shyn) 實(shí)驗(yàn)十 壓阻式壓力(yl)傳感器的壓力量實(shí)試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的了解擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。二、基本原理擴(kuò)散硅

13、壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。 在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，把這一變化引入測(cè)量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到得壓力變化。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、引壓膠管。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將壓力傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌希鶕?jù)接線圖連接管腳和電路。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蟁W2用于調(diào)節(jié)放大器調(diào)零，RW1調(diào)節(jié)放大器增益。3、合上主機(jī)箱的氣源開關(guān)，啟動(dòng)壓縮泵，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)下端調(diào)節(jié)閥的旋鈕，觀察電壓表和氣壓表示數(shù)的變化。4、調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使氣壓表顯示某一值，觀察電壓表顯示的數(shù)值

14、。5、仔細(xì)調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力在218KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表示數(shù)，將數(shù)值記錄下表：P（KPa）2.23.24.25.26.27.28.29.2Vo（p-p）(V)0.0370.0620.0840.1050.1290.1510.1750.197P（KPa）10.211.212.213.214.215.216.217.2Vo（p-p）(V)0.2160.2400.2610.2850.3050.3280.3510.3736、畫實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。靈敏度： ， 所以(suy) 。非線性誤差(wch)： ， 所以(suy) 。實(shí)驗(yàn)十一 壓電式傳感器振動(dòng)測(cè)

15、量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈮弘妭鞲衅鞯臏y(cè)量振動(dòng)原理和方法。二、基本原理 壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。工作時(shí)傳感器感受與試件相同的振動(dòng)頻率，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶體上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)速度的表面電荷。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒄駝?dòng)源、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照連線圖將壓電傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)源的低頻輸入接主機(jī)箱的低頻振蕩器，其它連線按照?qǐng)D示接線。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，觀察低通濾波器輸出波形。3、用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察低通濾波器輸入和輸出波形；在振動(dòng)臺(tái)正常振動(dòng)時(shí)用手指敲擊振動(dòng)

16、臺(tái)，同時(shí)觀察輸出波形的變化。4、改變振動(dòng)源的頻率，觀察輸出波形的變化。 低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至最大，調(diào)節(jié)頻率，用頻率表監(jiān)測(cè)，用示波器讀出峰峰值填入表格。f(Hz)571215172025V(p-p)0.451.052.141.491.291.090.82實(shí)驗(yàn)(shyn)曲線：五、思考題根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動(dòng)臺(tái)的自然頻率大致是多少？傳感器輸出(shch)波形的相位差大致為多少？答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)(shyn)曲線可知，振動(dòng)臺(tái)的自然頻率大約為11Hz。，所以。實(shí)驗(yàn)十二 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理通過交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬體處于

17、交變磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈(xinqun)激磁電流頻率及線圈與金屬表面的距離x等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生(chnshng)必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而改變激磁線圈阻抗，渦流(wli)傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài)，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離x以外的所有參數(shù)一定時(shí)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉㈦姕u流傳感器、測(cè)微頭、被測(cè)體（鐵圓片）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，根據(jù)示意圖安裝測(cè)微頭、被測(cè)體、電渦流傳感器并接線。2、調(diào)節(jié)測(cè)微頭

18、使被測(cè)體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開關(guān)切換到20V檔，檢查接線無(wú)誤后開啟主機(jī)箱電源開關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后每隔0.1mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹埂?shù)據(jù)填入下表：X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.8V(v)00000.070.160.260.370.47X(mm)0.91.01.11.21.31.41.51.61.7V(v)0.580.680.790.911.021.131.251.371.49X(mm)1.81.92.02.12.22.32.42.52.6V(v)1.621.731.861.992.122.242.372.512.64X(mm)2.72

19、.82.93.03.13.23.33.43.5V(v)2.782.913.043.183.313.463.583.723.86X(mm)3.63.73.83.94.04.14.24.34.4V(v)3.994.144.284.414.544.674.814.945.07注：到此數(shù)據(jù)仍在變化，由于范圍較大（大約9V），數(shù)據(jù)太多，所以后面部分沒有記錄。3、畫出V-X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)（即曲線線性段的中點(diǎn)）。試計(jì)算測(cè)量范圍為1mm與3mm時(shí)的靈敏度和非線性度（可以用端點(diǎn)法或其他擬合直線）。測(cè)量范圍1mm： 靈敏度：， 所以(suy) 非線性度： 所以(suy)

20、測(cè)量范圍3mm： 靈敏度：， 所以(suy) 。 非線性度： 所以 五、思考題1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？答：電渦流傳感器的量程就是傳感器的線性范圍，它受到線圈半徑。被測(cè)體的性質(zhì)及形狀和厚度等因素影響。2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程使用選用傳感器？答：要保證所測(cè)量(cling)的位移在所選的傳感器量程范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)(shyn)十三 (部分) 被測(cè)體為鋁圓片時(shí)(pinsh)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)2.072.282.542.813.063.323.583.

21、834.084.32X(mm)1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9V(v)4.544.795.015.235.435.635.846.036.226.39X(mm)2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.9V(v)6.566.736.897.057.207.337.487.617.737.85X(mm)3.03.1V(v)7.968.08實(shí)驗(yàn)十四 電渦流傳感器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器測(cè)量振動(dòng)的原理與方法。二、基本原理根據(jù)電渦流傳感器位移特性，根據(jù)被測(cè)材料選擇合適的工作點(diǎn)即可測(cè)量振幅。三、實(shí)驗(yàn)(shyn)器材主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?

22、mbn)、電渦流傳感器、振動(dòng)源、低通濾波器、示波器。四、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟1、根據(jù)示意圖安裝電渦流傳感器。 逆時(shí)針轉(zhuǎn)出壓緊螺母，裝上傳感器安裝支架再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺母并接線。2、將主機(jī)箱中的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。3、調(diào)節(jié)振動(dòng)源中的傳感器升降桿，使主機(jī)箱中的電壓表顯示為：實(shí)驗(yàn)十三中鋁圓片材料特性曲線的線性中點(diǎn)位置時(shí)的電壓值。擰緊鎖緊螺母。4、順時(shí)針慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕，使振蕩器輸出電壓峰峰值為2V。 調(diào)節(jié)低頻振蕩器振動(dòng)頻率為325Hz之間變化，頻率每增加2Hz，記錄低通濾波器輸出端Vo的值。f(Hz)3579111315171921Vo(V)

23、0.0510.0580.0750.0870.1950.2890.0720.0580.0510.0435、畫出fVo特性曲線，由曲線估算振動(dòng)臺(tái)的諧振頻率。五、思考題1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動(dòng)？還需要添加什么元件，如何實(shí)現(xiàn)？答：不能，因?yàn)檩敵鲭妷弘S振動(dòng)不斷變化?？梢蕴砑右粋€(gè)峰值采樣電路，將其輸出接到數(shù)顯表，則可以通過數(shù)顯表的變化來觀察振動(dòng)強(qiáng)弱變化2、當(dāng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率一定時(shí)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅值可以改變振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)幅度，如何利用電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)幅度？答：將輸出值接到示波器，測(cè)量輸出信號(hào)的峰峰值，則此峰峰值對(duì)應(yīng)一個(gè)振動(dòng)幅度。將測(cè)得的峰峰值帶入兩者關(guān)系公式，即可得到幅度。傳感器第三次實(shí)驗(yàn)

24、(shyn) 實(shí)驗(yàn)(shyn)十五 直流激勵(lì)(jl)時(shí)線性霍爾傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理 根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)，當(dāng)霍爾元件處在梯度中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⒒魻杺鞲衅?、測(cè)微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按示意圖接線，將主機(jī)箱上的電壓表量程開關(guān)打到2V檔。2、檢查接線無(wú)誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。3、向某個(gè)方向調(diào)節(jié)測(cè)微頭2mm，記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)； 再反向調(diào)節(jié)測(cè)微頭，沒增加0.2mm記下一個(gè)讀數(shù)，將數(shù)據(jù)記錄入表格：X

25、(mm)-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6V(V)-1.289-1.155-1.024-0.891-0.762-0.634-0.504-0.381X(mm)-0.4-0.200.20.40.60.81.0V(V)-0.252-0.126-0.0010.1190.2460.3760.5000.620X(mm)1.21.41.61.82.0V(V)0.7500.8740.9991.1271.248 做出V-X曲線，計(jì)算(j sun)不同測(cè)量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。2mm時(shí)靈敏度： 所以(suy) 。非線性度： 所以(suy) 五、思考題本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際

26、上反映的是什么量的變化？答：反映的是磁場(chǎng)的變化。實(shí)驗(yàn)十六 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨涣骷?lì)時(shí)霍爾式傳感器的特性。二、基本原理交流激勵(lì)時(shí)霍爾傳感器與直流激勵(lì)一樣，基本工作原理相同，不同之處是測(cè)量電路。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、測(cè)微頭、霍爾傳感器、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)(shyn)模板、移相器/相敏檢波器/低通濾波器模板、雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟1、按照(nzho)示意圖接線。2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)電源開關(guān)。 調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕，用示波器、頻率表監(jiān)測(cè)Lv輸出頻率為1KHz、峰峰值為4V的信號(hào)。 關(guān)閉主機(jī)電源，將Lv輸出信號(hào)作為傳感器的激勵(lì)電壓接入實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

27、板中。3、合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器的霍爾片處于兩磁鋼中間。先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢(shì)為最小，然后觀察數(shù)顯表顯示，調(diào)節(jié)電位器Rw1、Rw2使顯示為零。4、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)較大的位移，利用示波器觀察相敏檢波器的輸出，旋轉(zhuǎn)移相器單元電位器Rw和相敏檢波器單元電位器Rw，使示波器顯示全波整流波形，并觀察數(shù)顯表顯示值。直至數(shù)顯表顯示為零，此點(diǎn)作為測(cè)量原點(diǎn)。然后旋動(dòng)測(cè)微頭，沒轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm，記下讀數(shù)，填入表格。X(mm)00.20.40.60.8V(V)00.1040.2000.2960.387X(mm)1.01.21.41.61.8V(V)0.4800.5630.63

28、50.6960.7456、根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出V-X曲線，計(jì)算不同量程時(shí)的非線性誤差。2mm時(shí)的非線性誤差： 。 1mm時(shí)非線性誤差(wch)： 實(shí)驗(yàn)(shyn)十七 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理 利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：，當(dāng)被測(cè)圓盤上裝上N只磁性體時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng)就變化N此。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢(shì)通過放大、整和計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)就可以測(cè)量被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、振動(dòng)源。四、實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟1、根據(jù)示意圖將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端

29、面與磁鋼間距離(jl)大約為23mm。2、在接線前，先合上主機(jī)箱電源開關(guān)，將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)電源224V旋鈕調(diào)到最小，接入電壓表，監(jiān)測(cè)大約為1.25V； 關(guān)閉主機(jī)箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)電源按照示意圖分別接到主機(jī)箱的相應(yīng)電源和頻率/轉(zhuǎn)速表的Fin上。3、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，在小于12V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。4、從2v開始紀(jì)錄，每增加1v相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。電壓（v）23456轉(zhuǎn)速39062085010601290電壓（v）7891011轉(zhuǎn)速15201760197022002420畫出電機(jī)的vn特性曲線。五、思考題1、利用霍爾元

30、件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上是否有限制？答：有。當(dāng)被測(cè)體是磁性體時(shí)不能用霍爾元件測(cè)量。2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？答：可以，但是會(huì)降低分辨率。實(shí)驗(yàn)(shyn)十八 磁電式轉(zhuǎn)速(zhun s)傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的了解磁電式測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理 基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中的感應(yīng)電勢(shì)：發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入N個(gè)磁棒時(shí)，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生N次變化，通過放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可測(cè)量轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、磁電式傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)源。四、實(shí)驗(yàn)步驟磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不用接電源，其余和實(shí)驗(yàn)十七相同。數(shù)據(jù)記錄：電壓（v）23456轉(zhuǎn)速7008

31、2095011101310電壓（v）7891011轉(zhuǎn)速15201730190019802260畫出電機(jī)vn特性曲線：傳感器第四次實(shí)驗(yàn)(shyn) 實(shí)驗(yàn)(shyn)二十七 發(fā)光二極管（光源）的照度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的 了解發(fā)光二極管的工作(gngzu)原理；做出工作電流與光照度的對(duì)應(yīng)關(guān)系及工作電壓與光照度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，為以后實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。二、基本原理半導(dǎo)體發(fā)光(f un)二極管是由-族化合物制成，其核心是PN結(jié)。因此它具有(jyu)一般二極管的正向?qū)胺聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還有發(fā)光特性。當(dāng)加上正向激勵(lì)電壓或電流時(shí)，在外電場(chǎng)的作用下，在PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和介

32、帶空穴，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)，進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心捕獲，再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，以熱能的形式輻射出來。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光的復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)um以內(nèi)產(chǎn)生。發(fā)光二級(jí)管的發(fā)光顏色由制作二極管的半導(dǎo)體化合物決定。本實(shí)驗(yàn)使用純白高亮發(fā)光二極管。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱（020mv可調(diào)恒流源、電流表、024V可調(diào)電壓源、照度表

33、），照度計(jì)探頭，發(fā)光二極管，遮光筒。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照示意圖7-2接線，注意+、極性。2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。3、調(diào)節(jié)主機(jī)箱中恒流源電流大?。妷罕砹砍?0mA檔），即改變發(fā)光二極管的工作電流大小就可以改變光源的光照度值。拔去發(fā)光二極管的其中一根線頭，則光照度為0。按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)（調(diào)節(jié)恒流源），得到照度電流對(duì)應(yīng)值。4、關(guān)閉主機(jī)箱電源，再按圖7-3配置接線，注意+、極性。5、合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)主機(jī)箱的024v 可調(diào)電壓（電壓表量程2v檔）就可以改變發(fā)光二極管的光照度。按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)（調(diào)節(jié)電壓源），得到照度電壓對(duì)應(yīng)值。6、根據(jù)表7-1畫出發(fā)光二極管的電流照度、電

34、壓照度特性曲線。表7-1 發(fā)光二極管的電流、電壓與照度的對(duì)應(yīng)關(guān)系照度（Lx）102030405060708090100電流（mA）/0.150.210.270.340.410.480.550.610.68電壓（V）2.632.702.762.812.842.872.902.932.982.98照度（Lx）110120130140150160170180190200電流（mA）0.750.830.900.971.051.121.201.271.351.42電壓（V）3.013.033.053.073.093.113.133.153.173.18照度（Lx）21022023024025026027

35、0280290300電流（mA）1.501.581.661.731.811.881.962.042.122.20電壓（V）3.203.223.243.263.273.293.303.323.333.35電流照度(zho d)特性曲線電壓照度特性(txng)曲線實(shí)驗(yàn)(shyn)三十一 硅光電池實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的 了解光電池的光照(gungzho)、光譜特性，熟悉其應(yīng)用。二、基本原理光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的，不需加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)換成電能的P-N結(jié)的光電池器件。當(dāng)光照射到光電池的P-N結(jié)上時(shí)，便在P-N結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫做“光生伏特效應(yīng)”，將光能轉(zhuǎn)化為電能。該效應(yīng)與材料、

36、光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)等有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、安裝架、光電器件實(shí)驗(yàn)（一）模板、濾色片、普通光源、濾色鏡、照度計(jì)探頭、照度計(jì)模板探頭、硅光電池。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、光照特性光電池在不同照度下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動(dòng)勢(shì)。它們之間的關(guān)系就是光照特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了得到光電池的開路電壓Voc和短路電流Is，不要同時(shí)接入電壓表和電流表，要錯(cuò)時(shí)接入來測(cè)量數(shù)據(jù)。（1）光電池的開路電壓實(shí)驗(yàn) 按圖7-7安裝接線，發(fā)光二極管的輸入電流由實(shí)驗(yàn)二十七光照度對(duì)應(yīng)的電流值確定，讀取電壓表Voc的測(cè)量值填入表7-6中。表7-6 光電池的開路電壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照度（lx）0102030405060708090100Voc（mv）00.

37、250.280.300.310.320.330.340.350.36（2）光電池的短路電流實(shí)驗(yàn) 按圖7-8接線，發(fā)光二極管的輸入電壓由實(shí)驗(yàn)二十七光照度對(duì)應(yīng)的電壓值確定，讀取電壓表Is的測(cè)量值填入表7-7中。表7-7 光電池的短路電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照度（lx）0102030405060708090100Is（uA）00.10.30.81.31.72.12.63.13.53.92、根據(jù)表7-6、表7-7的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出特性曲線圖。光電池的開路電壓特性曲線圖光電池的短路(dunl)電流特性曲線實(shí)驗(yàn)三十二 光纖傳感器的位移(wiy)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的了解(lioji)光纖位移傳感器的工作原理和性

38、能。二、基本原理本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后，組成Y型光纖，半圓(bnyun)分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測(cè)體相距X，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來，另一束光纖接收掛光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器的電量大小與間距X有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、實(shí)驗(yàn)器材 主機(jī)箱、光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、反射面。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)圖7-9示意安裝光纖傳感器和測(cè)微頭，兩束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮?。接好其他接線。2、檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。

39、 調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使光反射面與Y型光纖頭接觸；再調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w電位器，使電壓表顯示0V。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開探頭，每隔0.1mm讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入表7-8中。根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算1mm測(cè)量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。表7-8 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X(mm)0 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0V(v)00.290.560.851.131.411.661.912.152.372.62實(shí)驗(yàn)曲線：靈敏度： 所以(suy) 。非線性誤差(wch)： 所以(suy) 。五、思考題光纖位移傳感器測(cè)量位移時(shí)對(duì)被測(cè)體表面有些什么要求？答：被測(cè)體表面對(duì)光要有較好的反射性；表面盡量光滑；被測(cè)面最好是與光纖頭平行的平面，以免移動(dòng)過程中造成額外誤差。實(shí)驗(yàn)三十三 光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)、透射式光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解透射式光電開關(guān)的組成原理及應(yīng)用。二、基本原理光電開關(guān)可以由一個(gè)光反射管和一個(gè)接受管組成。當(dāng)發(fā)射管和接受管之間