傳感器實驗報告

試驗一金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能試驗四、試驗成果：表1：重量（g）20406080100120140160180200電壓（mv）254975100126148175199225248由表1可得出：計算系統(tǒng)敏捷度S＝ΔU/ΔW=1.25mv/g;非線性誤差δ=Δm/yFS×100％=40%五、思索題：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(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。答：正、負(fù)應(yīng)變片都可以，由于正負(fù)對單臂電橋的傳感器特性無影響總結(jié)：由圖可知，單臂電橋理想下是線性的，但實際存在非線性誤差。試驗二金屬箔式應(yīng)變片—半橋性能試驗五：試驗成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）09182837475666758594敏捷度S2＝U／W=0.45mv/g，非線性誤差δ=43.04mv/94=45.8%六思索題：1、半橋測量時兩片不一樣受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊（2）鄰邊。答：應(yīng)放在鄰邊。2、橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是由于：（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?？偨Y(jié)：由圖可知，半橋的傳感器特性曲線非線性得到了改善，電橋輸出敏捷度提高。試驗三金屬箔式應(yīng)變片—全橋性能試驗四、試驗環(huán)節(jié)：1、將托盤安裝到應(yīng)變傳感器的托盤支點(diǎn)上。將試驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零：用導(dǎo)線將試驗?zāi)０迳系摹?5v、⊥插口與主機(jī)箱電源±15v、⊥分別相連，再將試驗?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探?Vi＝0)；調(diào)整放大器的增益電位器RW3大概到中間位置(先逆時針旋究竟，再順時針旋轉(zhuǎn)2圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)；調(diào)整試驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖3—1接線。試驗措施與試驗二相似，將試驗數(shù)據(jù)填入表3畫出試驗曲線；進(jìn)行敏捷度和非線性誤差計算。試驗完畢，關(guān)閉電源。五：試驗成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）0163249668299116132149166敏捷度S2＝U／W=0.81mv/g，非線性誤差δ=90.7mv/166=54.6%六、思索題：1、測量中，當(dāng)兩組對邊（R1、R3為對邊）電阻值R相似時，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2時，與否可以構(gòu)成全橋：（1）可以（2）不可以。答：可以。2某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖3—2，怎樣運(yùn)用這四片應(yīng)片構(gòu)成電橋，與否需要外加電阻。答：將這兩組應(yīng)變片按照兩個不一樣方向貼在棒材上，運(yùn)用兩組不一樣的測量值即可構(gòu)成一種全路電橋，不需要外加電阻試驗五直流全橋的應(yīng)用—電子秤試驗五：試驗成果：重量（g）020406080100120140160180200電壓（mv）020406080100120140160180200由圖知：誤差：0%，線性誤差：0%試驗六金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響試驗五：試驗成果：Uo1=0.2v,Uot=0.204v;δ=(0.204-0.2)/0.2*100%=2%六、思索題：金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除措施？答：可以通過如下幾種措施消除：溫度自賠償法、電橋線路賠償法、輔助測量賠償法、熱敏電阻賠償法、計算機(jī)賠償法等。而最常用的是溫度自賠償法和電橋線路賠償法。溫度賠償法：運(yùn)用溫度賠償片進(jìn)行賠償。溫度賠償片是一種特制的.具有溫度賠償作用的應(yīng)變片，將其粘貼在被測件上，當(dāng)溫度變化時，與產(chǎn)生的附加應(yīng)變片互相抵消。電橋線路賠償法：電橋賠償是最常用的、效果最佳的賠償措施，應(yīng)變片一般作為平衡電橋的一種臂來測量應(yīng)變。試驗七交流全橋的應(yīng)用—振動測量試驗五：試驗成果：f（Hz）12345678910Vo（p-p）0.040.016-0.004-0.0020.0070.0240.0300.0320.0340.036六、思索題：1、請歸納直流電橋和交流電橋的特點(diǎn)。直流電橋是一種運(yùn)用比較法精確測量電阻的措施,也是電學(xué)中一種很基本的電路連接方式。交流電橋是由電阻,電容或電感等元件構(gòu)成的橋式電路,交流電橋不僅可以測交流電阻,電感,電容;還可以測量材料的介電常數(shù),電容器的介質(zhì)損耗,線圈間的互感系數(shù)和耗合系數(shù),磁性材料的磁導(dǎo)率和液體的電導(dǎo)率。2、定性分析如下移相器和相敏檢波器電路工作原理。移相器電路原理：運(yùn)用阻容電路到達(dá)移相目的。相敏檢波器電路的原理:由施密特開關(guān)電路及運(yùn)放構(gòu)成的相敏檢波器電路的原理試驗九差動變壓器的性能試驗五：試驗成果：X(mm)0.10.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1V（mv）257234223206196168163150136124104敏捷度S=-66.042mv/mm當(dāng)X=±1mm時（1）

X=1時，y=185mv（2）

X=-1時，y=319mv當(dāng)x=±3mm時（1）

x=3mm時，y=54mv（2）

x=-3mm時y=450mv六、思索題：1、用差動變壓器測量振動頻率的上限受什么影響？受鐵磁材料磁感應(yīng)頻率響應(yīng)上限影響2、試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？差動變壓器的工作原理類似一般電源變壓器的作用原理，差動變壓器在使用時采用了兩個二次繞組反向串接，以差動方式輸出，當(dāng)銜鐵處在中間位置時，兩個二次繞組互感相似，因而由一次側(cè)鼓勵引起的感應(yīng)電動勢相似，由于兩個二次繞組反向串接，因此差動輸出電動勢為零試驗十一差動變壓器零點(diǎn)殘存電壓賠償試驗試驗成果：六、思索題：零點(diǎn)殘存電壓是什么波形？所謂零點(diǎn)殘存電壓,是指銜鐵位于中間位置時的差動輸出電壓。理想狀況是在零點(diǎn)時,兩個次級線圈感應(yīng)電壓大小相等方向相反,差動輸出電壓為零。波形為一種向兩邊延升的V型。實際狀況為在0點(diǎn)輸出電壓不小于0，為一種U型波形。試驗十二差動變壓器的應(yīng)用—振動測量試驗3、根據(jù)試驗成果作出梁的振幅—頻率特性曲線，指出自振頻率的大體值，并與試驗七用應(yīng)變片測出的成果相比較。4、保持低頻振蕩器頻率不變，變化振蕩幅度，同樣試驗可得到振幅與電壓峰峰值Vp-p曲線（定性）。注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在自振頻率附近振幅過大。試驗完畢，關(guān)閉電源。五：試驗成果：F(HZ)25811141720232628Vp-p（v）0.1150.1430.1570.4180.1370.1230.1160.1160.1150.103五、思索題：1、假如用直流電壓表來讀數(shù)，需增長哪些測量單元，測量線路該怎樣？答：增長整流電路，把交流轉(zhuǎn)化為所需要的直流。2、運(yùn)用差動變壓器測量振動，在應(yīng)用上有些什么限制？答：輸入只能是交流，并且交流頻率有上限試驗十四直流鼓勵時霍爾式傳感器位移特性試驗五、試驗成果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）72552034517583-78-234-353-464-573根據(jù)上圖和試驗數(shù)據(jù)，x屬于[0.2，1.0]區(qū)間時，霍爾傳感器的敏捷度為：k=(725-83)/(0.8-0.2)=1070在x屬于[1.2，2.0]區(qū)間，霍爾傳感器的敏捷度為：K=(-78+573)/(1.2-2.0)=495六、思索題：本試驗中霍爾元件位移的線性度實際上反應(yīng)的是什么量的變化？答：由霍爾傳感器的工作原理可知，U=KIB；即霍爾元件實際感應(yīng)的是所在位置的磁場強(qiáng)度B的大小。試驗中，霍爾元件衛(wèi)衣的線性性實際上反應(yīng)了空間磁場的線性分布，揭示了元件測量處磁場的線性分布。試驗十五交流鼓勵時霍爾式傳感器的位移試驗五：試驗成果：x（mm）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V（mv）-728-645-566-485-412-328-253-174-99-24試驗十六霍爾測速試驗五：試驗成果：電壓（V）234567891011轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）0225368544677799930112212451355六、思索題：1、運(yùn)用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上有否限制答：有，測量速度不能過慢，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過長，不小于讀取脈沖信號的電路的工作周期，就會導(dǎo)致計數(shù)錯誤。2、本試驗裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？答：假如霍爾是單極的，可以只用一只磁鋼，但可靠性和精度會差某些；假如霍爾是雙極的，那么必須要有一組分別為n/s極的磁鋼去啟動關(guān)斷它，那么至少要兩只磁鋼。試驗十九電渦流傳感器位移試驗五、試驗成果：X(mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)10.2810.3810.6410.8010.9611.1211.2711.3311.40六、思索題：1、電渦流傳感器的量程與哪些原因有關(guān)，假如需要測量±5mm的量程應(yīng)怎樣設(shè)計傳感器？答：電渦流傳感器的量程與金屬導(dǎo)體的電阻率c，探頭的面積S，厚度t，線圈的勵磁電流角頻率ω以及線圈與金屬塊之間的距離x等參數(shù)有關(guān)。將探頭換為鐵，面積盡量減小2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測量時，怎樣根據(jù)量程使用選用傳感器。答：在量程都處在線性區(qū)域時，先選擇敏捷度較大的探頭。當(dāng)量程超過某一種探頭的線性區(qū)間時，再選擇量程較大的。假如還需擴(kuò)大量程，可以縮小探頭面積。試驗二十被測體材質(zhì)對電渦流傳感器特性影響五、試驗成果：X(mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)4.995.385.706.11 6.4786.8017.2567.61 7.956X(mm)1.01.11.21.31.41.51.61.71.8V(v)8.2788.59 8.89 9.209.46 9.72 10.0010.2 110.45 X(mm)1.92.02.12.22.32.42.52.62.7V(v)10.6610.8711.0811.2511.3511.4211.4411.4611.46試驗二十一被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響試驗五、試驗成果：X(mm)1.042.043.044.045.046.047.048.049.0410.04被測體11.784.265.846.847.437.808.038.218.308.36被測體22.574.816.326.847.557.948.198.318.408.46 被測物體1：傳感器的系數(shù)敏捷度S=0.625%；非線性誤差f=0.043%被測物體2：傳感器的系數(shù)敏捷度S=0.562%；非線性誤差f=0.051%結(jié)論：通過試驗可知，由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場范圍是一定的，當(dāng)被測物體為圓柱且探頭中心線與軸心線正交時，被測軸直徑小會導(dǎo)致傳感器的敏捷度會下降，被測體表面越小，敏捷度下降越多。因此鋁片的敏捷度不小于鋁柱的敏捷度。試驗二十二電渦流傳感器測量振動試驗五、試驗成果：F(HZ)3579111315171921V(v)0.0520.0570.0750.0870.1950.2890.0730.0590.0520.044六、思索題：1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭，顯示振動？還需要添加什么單元，怎樣實行？答：不能，由于輸出電壓隨振動不停變化?？梢蕴砑右环N峰值采樣電路，將其輸出接到數(shù)顯表，則可以通過數(shù)顯表的變化來觀測振動強(qiáng)弱變化2、當(dāng)振動臺振動頻率一定期(如12Hz)，調(diào)整低頻振蕩器幅值可以變化振動臺振動幅度，怎樣運(yùn)用電渦流傳感器測量振動臺的振動幅度?答：將輸出值接到示波器，測量輸出信號的峰峰值，則此峰峰值對應(yīng)一種振動幅度。將測得的峰峰值帶入兩者關(guān)系公式，即可得到幅度。試驗二十四光纖傳感器的位移特性試驗五、試驗成果：X(mm)12.112.212.312.412.512.612.712.812.913.0V(v)2.552.632.672.722.752.812.842.852.862.87系統(tǒng)的敏捷度K=0.356v/mm；非線性誤差一般用相對誤差γL表達(dá)：γL=(ΔLmax/yFS)=3.55%，ΔLmax一最大非線性誤差；yFS—量程輸出。六、思索題：光纖位移傳感器測位移時對被測體的表面有些什么規(guī)定？答：光纖傳感器是通過搜集被測物體反射回來的光，并將反射回來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號因此規(guī)定被測物體表面粗糙程度均勻，要潔凈沒有污點(diǎn)并且光潔度要好，黑色不接受。試驗二十五光電轉(zhuǎn)速傳感器測速試驗五、試驗成果：V2345678910N396285109132154177201230（1）計算系統(tǒng)敏捷度.Δn=（（62-39）+（85-62）+（109-85）+（132-109）+（154-132）…+(230-201)）/8=23.875nΔV=1vS=Δn/Δv=23.875n/v（2）計算非線性誤差：Δm=(39+62+85 +109+132+154+177+201+230)/9=132.1Yfs=230nδf=Δm/