汽車傳感器與測試技術(shù)實驗指導(dǎo)書

實驗一位移傳感器性能實驗一、實驗?zāi)康模?、、了解電渦流傳感器原理；2、掌握電渦流傳感器的應(yīng)用方法；二、基本原理：電渦流傳感器的基本原理通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當有導(dǎo)電體接近時，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進行位移測量。三、需用器件與單元：電渦流傳感器、電渦流傳感器實驗?zāi)K、測微頭、直流電源、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、測微頭、鐵圓片。四、實驗步驟：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖8-2測微頭讀數(shù)圖圖8-2測位頭組成與讀數(shù)測微頭組成：測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標有數(shù)字的是整毫米刻線（1mm/格），另一排是半毫米刻線（0.5mm/格）；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線（0.01mm/格）。用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時，測桿就沿軸線方向進退。微分筒每轉(zhuǎn)過1格，測桿沿軸方向移動微小位移0.01毫米，這也叫測微頭的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對準微分筒上的數(shù)值、可以估讀1/10分度，如圖8-2甲讀數(shù)為3.678mm，不是3.178mm；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時，應(yīng)看微分筒的示值是否過零，如圖6-2乙已過零則讀2.514mm；如圖8-2丙未過零，則不應(yīng)讀為2mm，讀數(shù)應(yīng)為1.980mm。測微頭使用：測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到10mm處（為了保留測桿軸向前、后位移的余量），再將測微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套（測微頭整體移動）使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置（視具體實驗而定）時再擰緊支架座上的緊固螺釘。當轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時，被測體就會隨測桿而位移。電渦流傳感器測位移1）電渦流傳感器和測微頭的安裝、使用參閱圖8-5。按圖8-6示意圖接線。2）觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個扁平繞線圈。3）將電渦流傳感器輸出線接入實驗?zāi)K上標有Ti的插孔中，作為振蕩器的一個元件。4）在測微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測體。5）將實驗?zāi)K輸出端Vo與數(shù)顯單元輸入端七相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔。6）用連接導(dǎo)線從主控臺接入+15V直流電源到模塊上標有+15V的插孔中，同時主控臺的“地”與實驗?zāi)K的“地”相連。圖8-5電渦流傳感器位移實驗安裝示意7）使測微頭與傳感器線圈端部有機玻璃平面接觸，開啟主控箱電源開關(guān)（數(shù)顯表讀數(shù)能調(diào)到零的使接觸時數(shù)顯表讀數(shù)為零且剛要開始變化），記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm（或0.5mm）讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹埂⒔Y(jié)果列入表8-2。桂主控?箱電源輸出圖8-6電渦流傳感器位移實驗接線示意圖接主控箱數(shù)顯表桂主控?箱電源輸出圖8-6電渦流傳感器位移實驗接線示意圖接主控箱數(shù)顯表?V(mv)五、思考題:1、本實驗中電渦流位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？2、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測量土5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計傳感器？3、用電渦流傳感器進行非接觸位移測量時，如何根據(jù)使用量程選用傳感器？實驗二速度傳感器性能實驗—、實驗?zāi)康模?、了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用；2、了解磁電式測量轉(zhuǎn)速的原理；3、了解光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、基本原理：1、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的基本原理利用霍爾效應(yīng)表達式UH=KHIB,當被測圓盤上裝上N只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周，磁場就變化N次，霍爾電勢相應(yīng)變化N次，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速=60*頻率/12）2、磁電式測量轉(zhuǎn)速基本原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應(yīng)電勢：°=一沖/dt發(fā)生變化，因此當轉(zhuǎn)盤上嵌入N個磁棒時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生N次的變化，通過放大、整形和計數(shù)等電路即可以測量轉(zhuǎn)速。3、光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的基本原理光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和直射型兩種，本實驗裝置是反射型的，傳感器端部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源在轉(zhuǎn)盤上反射后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有黑白相間的12個間隔，轉(zhuǎn)動時將獲得與轉(zhuǎn)速及黑白間隔數(shù)有關(guān)的脈沖，將電脈沖計數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。三、需用器件與單元：主機箱轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、磁電式傳感器、轉(zhuǎn)動源、光電轉(zhuǎn)速傳感器。四、實驗步驟：1、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器器實驗步驟1）根據(jù)圖9-1將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，探頭對準反射面的磁鋼，傳感器的端面對準轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為2?3mm。2）將直流源加于霍爾元件電源輸入端。紅（+）接+5V，黑（工）接地。3）將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（藍）插入數(shù)顯單元Fjj湍。4）將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的2-24V轉(zhuǎn)速電源引到轉(zhuǎn)動源的2-24V插孔。5）將數(shù)顯單元上的轉(zhuǎn)速/頻率表波段開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔，此時數(shù)顯表指示轉(zhuǎn)速。6）調(diào)節(jié)電壓使轉(zhuǎn)動速度變化。觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。圖9-1霍爾、光電、磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖7）從2V開始記錄每增加IV相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待電機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）；畫出電機的v-n（電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。2、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器實驗步驟1）磁電式轉(zhuǎn)速傳感器按圖9-1安裝，傳感器端面離轉(zhuǎn)動盤面2mm左右，并且對準反射面內(nèi)的磁鋼。將磁電式傳感器輸出端插入數(shù)顯單元fi孔，磁電傳感器作切割磁力線旋轉(zhuǎn)（磁電式傳感器兩輸出插頭插入面板上的兩個插孔）2）將波段開關(guān)選擇轉(zhuǎn)速測量檔。3）將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源2-24V用引線引入到面板上轉(zhuǎn)動源單元中轉(zhuǎn)動電源2-24V插孔，合上主控箱電源開關(guān)。使轉(zhuǎn)速電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。4）從2V開始記錄每增加IV相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待電機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）；畫出電機的v-n（電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。3、光電式轉(zhuǎn)速傳感器實驗步驟1）光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝如圖9-1所示，2）在傳感器支架上裝上光電轉(zhuǎn)速傳感器，調(diào)節(jié)高度，使傳感器端面離平臺表面2-3mm，將傳感器引線分別插入相應(yīng)的插孔，其中紅色接入直流電源+5V，黑色為接地端，藍色輸入主控箱fi，轉(zhuǎn)速/頻率表置“轉(zhuǎn)速”檔。3）將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V接到轉(zhuǎn)動源24V插孔上。4）將光電傳感器的藍色實驗端子與數(shù)顯電壓表Vi端相接，數(shù)顯表的切換開關(guān)選擇開關(guān)撥到20V檔。①用手轉(zhuǎn)動圓盤，使探頭避開反射面（磁鋼處為反射面），合上主控箱電源開關(guān)，讀出此時的電壓值。②再用手轉(zhuǎn)動圓盤，使光電傳感器對準磁鋼反射面，調(diào)節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復(fù)①、②步驟，直至兩者的電壓差值最大，再將Vol與轉(zhuǎn)速/頻率數(shù)顯表fi輸入端相接，數(shù)顯表的波段開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。合上主控箱電源開關(guān)，使電機轉(zhuǎn)動并從轉(zhuǎn)速/頻率表上觀察電機轉(zhuǎn)速。如顯示轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)傳感器的安裝高度，或者觀察一下光電傳感器的發(fā)射反射面是否和光電傳感器探頭平齊。5）從2V開始記錄每增加IV相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待轉(zhuǎn)速表顯示比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）；畫出電機的v—n（電機電樞