傳感器原理作業(yè)

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AU與AW是:AW（g）20202020202020202020AU（mV）5556666666知：S=0?2924g/mVR八2=0.9992（R為相關(guān)系數(shù)）計(jì)算非線性誤差的公式為：6二Am/yx100%f1Fs由上圖可知Am=57-57*R=57-57*f0.9992=0.023mV.?.6二Am/yx100%=0.023/57x100%二0.04%f1Fs思考題：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AR/R這一項(xiàng)，所以實(shí)際測(cè)量中，輸出電壓與AR/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2—1記錄的數(shù)據(jù)得到的AU與AW是:AW（20202020202020202020g）AU（22232323242323232324mV)計(jì)算靈敏度公式為：S=AU/AW;下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖由上圖我們可知：S=0?5936g/mV計(jì)算非線性誤差的公式為：6=Am/yx100%f1Fs由上圖可知Am=119-119x0.9999=O.OlmV.?.6=Am/yx100%=0.01/119x100%二0.008%f1Fs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AR/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3—1記錄的數(shù)據(jù)得到的AU與AW是:AW(g)20202020202020202020AU(mV)12121211131211121212計(jì)算靈敏度公式為：S=AU/AW；下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖由上圖我們可知：S=1?1600g/mV計(jì)算非線性誤差的公式為：6=Am/yx100%f1Fs由上圖可知Am=231-231xR=231-231xJ.0000=0.??6=Am/yx100%=0/200x100%=0f1Fs由此可見使用全橋測(cè)量電路不存在非線性誤差思考題：比較單臂、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較，得出相應(yīng)結(jié)論。答：靈敏度的比較是：?jiǎn)伪郏ò霕颉慈珮?，非線性度的比較是：?jiǎn)伪郏景霕颉等珮?，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AAm=3500x(1-4R)=3500(10.9965)=7mV根據(jù)原始記錄紙上的表4—1記錄的數(shù)據(jù)得到的AU與AW是:AW(g)20202020202020202020AU(mV)19202021192119212020計(jì)算靈敏度公式為：S=AU/AW;下圖為輸出電壓與所加負(fù)載的關(guān)系圖：由上圖我們可知：S=1?0058g/mV其誤差為：Ay二1.1333(mV)計(jì)算非線性誤差的公式為：6二Am/yx100%f1Fs由上圖可知Am=06=Am/yx100%=0f1Fs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，若要增加輸出靈敏度,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，通過多次校正，通過調(diào)節(jié)變位器可以減小甚至是消除誤差，若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：分別作出量程為土1mm和土3mm靈敏度和非線性誤差：(這段的位移范圍是：1.627mm—3.627mm；輸出電壓范圍是：2800mV—1900mV)由上圖可知：s=-610mV/mm計(jì)算非線性誤差的公式為：6=Am/yfFsAm=2.6—2800+2800x^R=2800(-10.9981)=-2.66mV(這段的位移范圍是：7.127mm—13.127mm；輸出電壓范圍是：240mV—3500mV)由上圖可知：s=547.31mV/mm2計(jì)算非線性誤差的公式為：6=Am/yfFs/.5二7/3500x100%二0.2%f2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，一般說來，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進(jìn)行整流。線性整流電路的構(gòu)成是：一個(gè)將整流電路接到反相運(yùn)算放大器的反饋回路里并在此輸出。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)，否則會(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）則相反。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)是激勵(lì)線圈，另一個(gè)是檢測(cè)線圈，一般在激勵(lì)線圈諸如一個(gè)固定頻率固定幅度的信號(hào)，通過在檢測(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7—1記錄的數(shù)據(jù)得到的幅頻特性曲線如下：思考題：1、提高激勵(lì)頻率有哪些優(yōu)點(diǎn)？但是過高的激勵(lì)頻率又會(huì)帶來哪些不利因素？應(yīng)怎樣確定激勵(lì)頻率？答：適當(dāng)?shù)奶岣呒?lì)頻率會(huì)是輸出電壓的幅度值也變大，但是當(dāng)激勵(lì)頻率過高到超過某一個(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)將激勵(lì)頻率控制在小于某個(gè)能使輸出電壓幅度值達(dá)到最大的那個(gè)頻率，然后在這個(gè)前提下適當(dāng)?shù)奶岣呒?lì)頻率，得到理想的輸出電壓幅度值。2、若用差動(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。但是原則上來說沒影響，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：6=Am/yfFsAm二585-585xfR二585(1—*0.9978)二0.64mV.?.6二0.64/585x100%二0.11%f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)？答：電容器傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，靈敏度高，零磁滯，真空兼容，過載能力強(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曲線如下圖所示：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：0.2mm—2.2mm；輸出電壓范圍是：-77.6mV——508mV；其V—X曲線如下圖所示:由上圖可知：靈敏度s=-210.80mV/mm1計(jì)算非線性誤差的公式為：6=Am/yfFs.6=—0.61/508x100%二0.12%1第二段：位移范圍是：2.4mm—4.4mm；輸出電壓范圍是：-586mV——816mV;其V—X曲線如下圖所示:敏度82一114.73mV/mm第二段：位移范圍是：4.6mm—6.6mm；輸出電壓范圍是：-827mV--873mV；其V一X曲線如下圖所示：由上圖可知：靈敏度8=-22.364mV/mm3叫=873-873R=873（1-前.9099）=40.15mv.?.8=40.15/873x100%=4.6%3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