传感器实验报告单.docx
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传感器实验报告单
《传感器与检测技术实验》
实验报告
姓名：
王鹏
学号：
201301030512
专业：
电气工程及其自动化
年级：
13班级2班
实验课时段：
工学院自动化系
红河学院工学院实验报告单
课程名称
传感器与检测技术实验
成绩
实验名称
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
日期
2015年11月13号
所在系
电气系
班级
13电气2班
所学专业
电气工程及其自动化
学号
201301030512
姓名
王鹏
同组人
一、实验目的：
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验原理：
电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：
式中
为电阻丝电阻的相对变化，
为应变灵敏系数，
为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压
O1
。
三、实验仪器和设备：
应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验内容和步骤：
1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2、接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V（从主控箱引入）如图1-2所示。
在电子秤上放上托盘，检查接线无误后，合上主控箱电源开关。
调节Rw1，使数显表显示为零。
4、在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。
记下实验结果填入表一，关闭电源。
表一单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量（g）
电压（mv）
5、根据表一计算系统灵敏度S，S=
（
输出电压变化量；
重量变化量）计算线性误差：
f1=
F•S×100%，式中
为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：
F•S满量程输出平均值，此处为200g。
五、思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：
（1）正（受拉）应变片
（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。
五、实验数据记录、分析、处理及讨论
红河学院工学院实验报告单
课程名称
传感器与检测技术实验
成绩
实验名称
实验二电容式传感器的位移特性实验
日期
2015年12月4日
所在系
电气系
班级
13电气2班
所学专业
电气工程及其自动化
学号
201301030512
姓名
王鹏
同组人
一、实验目的：
了解电容式传感器结构及其特点。
二、实验原理：
利用平板电容
和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择
、A、d三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（
变）、测微小位移（d变）和测量也为（A变）等多种电容传感器。
三、实验仪器和设备：
电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、相敏检波、滤波模块、数显单元、直流稳压源。
四、实验内容和步骤：
1、按图3-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。
2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模块，实验线路见图4-1。
3、将电容传感器实验模块的输出端Vo1与数显表单元Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw调节到中间位置。
4．接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.2mm（参考测量间隔）记下位移X与输出电压值，填入表4-1。
表4-1电容传感器位移与输出电压值
X（mm）
V（mv）
5、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差
f。
五、思考题：
试设计利用
的变化测谷物湿度的传感器原理及结构。
能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？
五、实验数据记录、分析、处理及讨论
红河学院工学院实验报告单
课程名称
传感器与检测技术实验
成绩
实验名称
实验三光纤传感器的位移特性实验
日期
2015年12月4日
所在系
电气系
班级
13电气2班
所学专业
电气工程及其自动化
学号
201301030512
姓名
王鹏
同组人
一、实验目的：
了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、实验原理：
本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端，即探头，它与被测体相距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。
三、实验仪器和设备：
光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元、测微头、±15V直流源、反射面。
四、实验内容和步骤：
1、根据图9-1安装光纤位移传感器，两束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。
其内部已和发光管D及光电转换管T相接。
2、将光纤实验模块输出端Vo1与数显单元相连，见图9-2。
3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。
4、实验模块接入±15V电源，合上主控箱电源开关，将Rw1旋转到中间位置，调节Rw2使数显表显示为零。
5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm（参考测量间隔）读出数显表值，将其填入表9-1。
表9-1光纤位移传感器输出电压与位移数据
X（mm）
V（v）
6、根据表9-1的数据，分析光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时的灵敏度和非线性误差。
五、思考题：
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？
五、实验数据记录、分析、处理及讨论
红河学院工学院实验报告单
课程名称
传感器与检测技术实验
成绩
实验名称
实验四直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
日期
2015年12月11日
所在系
电气系
班级
13电气2班
所学专业
电气工程及其自动化
学号
201301030512
姓名
王鹏
同组人
一、实验目的：
了解霍尔式传感器原理与应用。
二、实验原理：
根据霍尔效应、霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
三、实验仪器和设备：
霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元。
四、实验内容和步骤：
1、将霍尔传感器按图5-1安装。
霍尔传感器与实验模块的连接按图5-2进行。
1、3为电源±4V，2、4为输出。
2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，Rw3旋到满度的中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。
3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm（参考测量间隔）记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1。
表5-1
X（mm）
V（mv）
作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
五、思考题：
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？
五、实验数据记录、分析、处理及讨论
红河学院工学院实验报告单
课程名称
传感器与检测技术实验
成绩
实验名称
实验五电涡流传感器的位移特性实验
日期
2015年12月11日
所在系
电气系
班级
13电气2班
所学专业
电气工程及其自动化
学号
201301030512
姓名
王鹏
同组人
一、实验目的：
了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验原理：
通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、实验仪器和设备：
电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、实验内容和步骤：
1、根据图8-1安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
3、将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。
4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
5、将实验模块输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。
数显表量程切换开关选择电压20V档。
6、用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中。
7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm（参考测量间隔）读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入表8-1。
表8-1电涡流传感器位移X与输出电压数据
X（mm）
V（v）
8、根据表8-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm、5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
五、思考题：
1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm的量程应如何设计传感器？
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程选用传感器？
五、实验数据记录、分析、处理及讨论
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