传感器实验重点
传感器实验精 04 张为昭 2010010591
实验二电涡流传感器变换特性
一、实验目的
1. 了解电涡流传感器的结构、工作原理及应用;
2. 了解电涡流传感器调频电路的特点,测试电涡流传感器变换特性。二、实验装置及原理
1. 装置
图 2.1 电涡流传感器装置
2. 原理
涡流传感器是七十年代以后发展较快的一种新型传感器。它广泛应用在位移振动监测、金属材质鉴别、无损探伤等技术领域中。
涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频(通常为 2.5MHz 左右电流, 则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时, 交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场, 从而减弱了线圈的原磁场,也就改变了原线圈的自感量 L 、阻抗 Z 及 Q 值。线圈上述参数的变化在其它条件不变的情况下仅是线圈与金属板之间距离的单值函数。
实验中采用了测量线圈自感量 L 的调频电路, 即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板之间距离 h 发生变化时, 谐振回路的频率 f 也发生变化,再用鉴频器将频率变化转换成电压变化输出。
图 2.2 电涡流传感器原理
三、实验内容及步骤
1. 测量前置器输出频率 f 与距离 h 之间的关系;输出电压 V 与距离 h
之间
的关系。
(1被测金属板先采用铝板。转动微调机构或千分尺使金属板与传感器端面接触即 h =0, 记下相应的输出信号频率, 然后改变 h 并记下相应的输出频率 f 的数值于表 2-1中。
(2改变 h 并记下涡电流传感器相应的输出电压峰峰值于表 2-2中。
(3改变 h 并记下测量电路最终的输出电压于表 2-3中。
2. 换上钢板重复 1的步骤, 注意钢板在与传感器距离很小时传感器无输出, 调整距离至有输出时作为零点,再开始进行后续测量。
3. 估测电涡流传感器的工作测量范围:
铝板:1.5mm
钢板:1.5mm (相对零点的位移
四、数据整理及问题分析
1. 实验数据整理
2. 数据处理及分析
传感器输出频率与 h 的关系如图 2.3所示。
图 2.3 传感器输出频率与 h 的关系
传感器输出信号的峰峰值与 h 的关系如图 2.4所示。
图 2.4 传感器输出信号的峰峰值与 h 的关系
传感器电路最终的输出值与 h 的关系如图 2.5所示。
图 2.5 传感器电路最终的输出值与 h 的关系
数据分析:由以上三个曲线可以发现: (1电涡流传感器的滞回现象不明显;
(2测量铝板时,频率随距离增大而降低,这是因为铝为非磁性材料,线
圈等效电感 22
1222222M L L L R L ωω=-+中第一项不变,第二项代数值随距离增加而增
加,由于 f =
,频率下降。而在测量钢板时,频率先上升再下降,这是
因为钢为磁性材料, 有效导磁率影响的电感 L 1随距离增大而减小, 电涡流产生的
电感的代数值 -L 2w2M 2R 22+w2L 2
2
随距离增大而增大,二者叠加,导致总的线圈等效电感随距离先减小后增大, 使频率先增大后减小。同时注意到距离很近时钢板的频率测试有滞回现象,这可能是因为钢板为导磁材料,测量时产生的电涡流大, 发热温升高,使电感发生了变化(增大。
(3两种材料的电压输出均随距离增大而增大,但均有饱和区。铝板的上升段线性度较好, 钢板则分成了两端线性度较好的部分, 第一段灵敏度高, 第二段灵敏度低。
(4铝板频率及电压始终高于钢板且频率灵敏度比钢板高。这是因为铝的导电性好, 可以产生更大的感应电流和感应磁场, 使电感较小且变化较快,
由式
f =
可知此时灵敏度高,也正是因为铝板的导电性好,感应电流和磁场
大,所以输出的电压也大。
3. 误差分析
(1由于读数使用数字设备,输出数据老是跳动,可能会导致读数结果与实际不符。
(2板与传感器并不是完全平行放置,距离测量存在误差。
(3由于钢板的零点为调整后得到,所以它的输出和铝板比较得到的结论会存在一定的误差。
(5由于感应电流产生热量使板温度升高,可能导致导磁率发生变化而产生误差。
(6钢板输出电压的饱和区到达较晚,测试范围较大。 4. 实验中问题的讨论
实验中发现测量钢板距离时需要达到一定距离以上之后系统才会有输出。分析原因可能是钢板在距离传感器太近时线圈等效电感太大, 以及涡电流热产生的温升太高使输出太小不能被系统识别而显示为零输出。五、思考问题
1. 前置器是如何产生高频率振荡电压的?振荡频率主要由哪些元件决定?传感器到前置器之间的电缆为 2米,若增加 1米,有何影响?
(1前置器内是电容三点式振荡电路和射极输出器,由此电路产生高频率振荡电压。前置器内部前级的电容三点式振荡电路输出高频振荡电流,通过 LC 振荡电路产生交变磁场, 后级的射极输出器将传感器产生的振荡电流和输入振荡电流叠加并跟随, 并降低前后级连接带来的负载效应, 另外, 通过调整输入输出电阻的大小关系,可以降低外界对输出信号的干扰作用。
(2振荡频率主要由前置器内部的电容、电阻和电感元件决定。
(3若传感器到前置器之间的电缆长度增加 1米,则由电缆引入的杂散电容增大, 对振荡电流将产生干扰, 由式 f =1/2pLC , 最终的输出频率将减小, 而由于射极输出器的跟随作用,幅值不会产生变化。
2. 前置器到电源之间及到调频输出之间用一根单芯电缆,其上传输着几种信号?
他们是怎样分离的?线路中 1212L L C C 、、、起什么作用?采用单芯电缆有什么好处?
(1前置器与电源和调频输出之间的一根单芯电缆上传输着两种信号,一种是由传感器输出的高频交流振荡信号,一种是直流电源的直流信号分量。
(2 1212L L C C 、、、构成滤波电路, 产生的振荡信号与原传感器中的振荡信号相互抵消,从而将(1中两种信号分离。
(4采用单芯电缆的好处是可以减小杂散电容,减小干扰。
3. 传感器与金属板之间加入纸、塑料、油和脂等物,对频率输出有无影响?为什么?加入金属板是否也无影响?
(1 传感器与金属板之间加入纸、塑料、油和脂等物, 对频率输出无影响。因为这些材是不导电的, 所以不会产生感应电流和感应磁场而影响感应磁场的分布规律情况。
(2加入金属板有影响。因为金属是导体,在交变磁场中会产生感应电流即涡电流,从而产生一个磁场,对原磁场产生影响,影响输出。
4. 由所得数据绘制出曲线,分析不同测试对象的材质对涡流传感器使用上有何影响(铝材质与 45#钢材质在范围及灵敏度上有何不同?
由所得数据发现:铝板输出频率的灵敏度比钢板的高,因为铝板与传感器构成的等效电感随距离的变化更大, 所以在移动相同距离时输出频率和输出电压变化更大, 灵敏度更高。同时在实验中还发现, 钢板距离测量时有最小值的限制, 不能从零开始, 但钢板的测试范围更大。因此在用电涡流传感器测距时, 应根据灵敏度和使用范围选用不同材质。
5. 实验中所用传感器的可测范围为多少毫米?一般的涡流传感器的测量范围是多少?
(1依照线性测量的原则,由输出曲线可得实验中所使用传感器的可测范围是:铝板约 0~1.5毫米,钢板 0.1~0.4及 0.4~1.2毫米两段。
(2 一般的涡流传感器测量的距离可为 0~30mm mm , 频率范围为
4
0~10Hz Hz ,线性误差约为 1%~3%,分辨率最高可达 0.05m 。
实验四悬臂梁动态参数测试
一、实验目的及要求
本实验主要目的是培养同学面对实际测试任务,自己独立实施实验的能力。要求同学综合运用已学知识, 构思自己的实验方案——如何组成测试系统; 选用哪些仪器及设备;在该系统中起何作用?实验要求为:
1. 测试悬臂梁的动态参数;
2. 掌握传感器、激振器等常用振动测试设备的使用方法;
3. 了解振动测试的基本方法和系统构成。二、实验仪器
1. 功率放大器
2. 激振器
3. 信号发生器
4. 加速度传感器
5. 涡流传感器三、实验任务
现有一根钢板,长 L =40cm ,宽 c =5cm ,厚 b =0.5cm 。用它做成插入端悬臂梁(如图 4.1所示。
图 4.1 悬臂梁
外伸臂长可调节成两种长度:长 L 1=25cm , L 2=20cm 。
1. 试计算该两种长度下悬臂梁的一阶固有频率 0f 。已给出插入端悬臂梁固有频率 0f 的计算公式为:
0f =
式中:
2
6
2
2201.875
(
(/ 1.710/(/
a a L cm E kgf cm E kgf cm I kgf s cm ==?——振型常数,一阶振型时——悬臂梁外伸长度——梁的弹性模量——梁的截面惯性矩
梁的尺寸为: L 可调
横截面积为:b ×c 代入数据:
33
2405(0.50.0525.2101212
cb I cm -?====?
rL =rV i b i c =7.8(g /cm 3 ′0.5′5(cm 2 =19.5(g /cm =19.5′10-3kg /cm 式中V ρ为梁的单位体积质量,将 kg 化为工程质量的单位:
21
1/9.8
kg kgf s m =
? 2
352219.51101.9910/9.8kgf s L kgf s cm m cm
ρ--?=?=??故:L=25cm时, f 0=59.67Hz
L=20cm时, f 0=93.23Hz
3. 设计一个测试系统,用实验的方法实测这三种长度的悬臂梁的一阶固有频率0f ,阻尼率ζ。
(a 实验原理方法
在本实验中采用两种方法进行测量:
(1脉冲相应法:在悬臂梁的悬臂端安装传感器,将信号通过示波器显示出来进行观察和测量。要产生脉冲相应, 可以通过手或刚性物件 (如钢尺等敲击悬臂梁末端, 模拟脉冲激励, 则欠阻尼系统的响应曲线如图 4.2所示, 脉冲相应函数为
y (t =
-zwn t
sin
-z2
wn
t (
其中:
z?ln(
x x n
2pn
图 4.2 欠阻尼二阶系统脉冲响应
依据输出曲线上的数据点,可以求出阻尼比,再依据式: n ω=
可以求出固有频率。
(2频率响应法:欠阻尼输入不同频率的正弦波时,有关系式:
A r A 0=
其中 A r 为谐振峰值, A 0为 0频率处幅值。依此可求出阻尼比。又有: wn
=
其中 w p 为谐振频率。依此可以求出固有频率。
(b 测试系统框图
(1脉冲响应法框图:
(2频率测试法框图:
(c
(d (1 脉冲激励测量时, 要以第 3、 4个波峰作为起点进行计算以减小最初响应中高频部分的干扰。且要多隔开几个波峰测量以减小误差。
(2敲击生成脉冲激励时要注意选取合适的敲击物以保证实际激励与脉冲的近似度较高。
(3使用信号发生器时注意生成的为正弦波且输出频率数量级正确。 (4激振器的位置及与梁的距离要合适。四、数据处理及分析 1.实验数据及处理
(1脉冲激励法
L=20cm时,阻尼比:
z?ln(
x x 2p′7
=0.0213
固有频率:
f =
=71.44Hz
L=25cm时,阻尼比:
z?ln(
x x 7
2p′7=0.0206
固有频率:
f ==50.52Hz
(2频率测试法 L=20cm。
幅频特性曲线如图 4.3所示。
图 4.3 L=20cm时的幅频特性曲线
由曲线可知谐振频率为 72.4Hz ,由于系统阻尼比很小,所以可以认为谐振频率就是固有频率。
已知幅频关系式:
A (w =
则通过已知数据和固有频率拟和求得阻尼比约为 0.0224。
比较两种方法的结果。发现二者相接近。 2.数据分析
(1梁振动的阻尼随梁长变化不大。
(2梁越长,固有频率越低。
(3梁振动的固有频率得测量值与计算值存在一定误差,原因是:a. 梁长读数可能不准; b. 示波器显示曲线的测量由于毛刺存在而不够精确; c. 测量时峰值受高频干扰影响较大
补充实验光纤传感器位移实验
一、实验目的
了解光纤位移传感器的特性及工作原理。二、实验原理
本实验仪中所用的为传光型光纤传感器 , 光纤在传感器中起到光的传输作用, 因此是属于非功能性的光纤传感器。光纤传感器的两支多模光纤分别为光源发射及接收光强之用,其工作原理如下图所示。
三、实验装置
光纤位移传感器测量系统
光纤传感器最终版
课程设计 题目光纤传感器实验设计 二级学院光电信息学院 专业应用物理 班级110160101 学生姓名王洋学号11016010124 指导教师陶传义 考核项目设计50分平时成绩20分答辩30分得分 总分考核等级教师签名
光纤位移传感器设计实验 摘要：反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。光纤采用Ｙ型结构两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 关键词：光纤传感器
重庆理工大学课程论文作者：王洋 目录 摘要…………………………………………………………………………………I 前言 (1) 1.设计原理 (1) 1.1光导纤维与光纤传感器的一般原理 (1) 1.2反射式位移传感器的结构原理 (1) 2.实验内容 (3) 2.1实验仪器 (3) 2.2实验步骤 (3) 2.3实验结果 (5) 3.系统误差分析 (6) 3.1误差来源 (6) 3.2提高测量精度的措施 (6) 参考文献 (7)
前言 位移测量是多种物理量（如：振动、压力、应变、加速度、流量等）测量的基础。通常有机械式测量、电磁测量及激光测量等方法。机械式测量的精度低，速度慢，不适于在线测量；电磁式测量易受工厂电磁干扰；但是光学测量，不但速度快，而且精度高，且适用于微小的位移测量。 1设计原理 1.光导纤维与光纤传感器的一般原理 光导纤维主要是由二氧化硅构成，它利用光的完全内反射原理传输光波，是一种非常高效的传播介质。如图1所示，光纤是由折射率高的纤芯和包层组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，光纤的直径为0.1mm~0.2mm。由于纤芯的折射率比包层高，当光线由光纤端面进入纤芯时，在到达纤芯与包层的交界面时，光线就会完全内反射回纤芯层。经过不断的完全反射，光线就能沿着纤芯向前传播。 许多外界因素（如压力、温度、电场、磁场、振动等）都可对光纤产生作用，从而引起光波特性参量（如相位、偏振态、振幅等）发生变化。因此我们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。 2.反射式位移传感器的结构原理
现代传感器检测技术实验-实验指导书doc
现代(传感器)检测技术实验 实验指导书 目录 1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验 3、实验二交流全桥振幅测量实验 4、实验三霍尔传感器转速测量实验 5、实验四光电传感器转速测量实验 6、实验五 E型热电偶测温实验 7、实验六 E型热电偶冷端温度补偿实验 西安交通大学自动化系 2008.11
THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 一、概述 “THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。 实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。 1.主控台 (1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调； (2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能； (3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能； (4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V； (5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级； (6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能； (7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm； (8)计时器：0～9999s，精确到0.1s； (9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。 2.检测源 加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C； 转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm； 振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。 3.各种传感器 包括应变传感器：金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器（酒精敏感，可燃气体敏感）、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。包括扭矩传感器、光纤压力传感器、超声位移传感器、PSD位移传感器、CCD电荷耦合传感器：、圆光栅传感器、长光栅传感器、液位传感器、涡轮式流量传感器。 4.处理电路 包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路、直流电机驱动等 5.数据采集 高速USB数据采集卡：含4路模拟量输入，2路模拟量输出，8路开关量输入输出，14位A/D 转换，A/D采样速率最大400kHz。 上位机软件：本软件配合USB数据采集卡使用，实时采集实验数据，对数据进行动态或静态处理和分析，双通道虚拟示波器、虚拟函数信号发生器、脚本编辑器功能。
传感器实验
传感器实验 精04 张为昭 2010010591
实验二电涡流传感器变换特性 一、实验目的 1. 了解电涡流传感器的结构、工作原理及应用； 2. 了解电涡流传感器调频电路的特点，测试电涡流传感器变换特性。 二、实验装置及原理 1.装置 图2.1 电涡流传感器装置 2.原理 涡流传感器是七十年代以后发展较快的一种新型传感器。它广泛应用在位移振动监测、金属材质鉴别、无损探伤等技术领域中。 涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频（通常为2.5MHz 左右）电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场，从而减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感量L、阻抗Z及Q值。线圈上述参数的变化在其它条件不变的情况下仅是线圈与金属板之间距离的单值函数。 实验中采用了测量线圈自感量L的调频电路，即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板之间距离h发生变化时，谐振回路的频率f也发生变化，再用鉴频器将频率变化转换成电压变化输出。 图2.2 电涡流传感器原理 三、实验内容及步骤 1. 测量前置器输出频率f与距离h之间的关系；输出电压V与距离h之间
（1）被测金属板先采用铝板。转动微调机构或千分尺使金属板与传感器端面接触即h＝0，记下相应的输出信号频率，然后改变h并记下相应的输出频率f 的数值于表2－1中。 （2）改变h并记下涡电流传感器相应的输出电压峰峰值于表2－2中。 （3）改变h并记下测量电路最终的输出电压于表2－3中。 2. 换上钢板重复1的步骤，注意钢板在与传感器距离很小时传感器无输出，调整距离至有输出时作为零点，再开始进行后续测量。 3. 估测电涡流传感器的工作测量范围： 铝板：1.5mm 钢板：1.5mm（相对零点的位移） 四、数据整理及问题分析 1.实验数据整理
传感器实验报告.doc
实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥 1、实验目的了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 2、实验方法在CSY－998传感器实验仪上验证应变片单臂单桥的工作原理 3、实验仪器CSY－998传感器实验仪 4、实验操作方法 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、F/V表、主、副电源。 旋钮初始位置：直流稳压电源打倒±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 实验步骤： （1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。 （2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F／V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为零，关闭主、副电源。 (3)根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，F／V表置20V档。开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F／V表显示为零，等待数分钟后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。 (4) 将测微头转动到10㎜刻度附近，安装到双平行梁的右端即自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使V/F表显示值最小，再旋动测微头，使V/F表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。 (5) 往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下V/F表显示的值，每旋动测微头一周即 压值的相应变化。
光纤传感器基础实验
光纤传感器基础实验 王帅 （哈尔滨工程大学13-3班75号，黑龙江省哈尔滨市 150001） 摘要：光纤传感实验仪开发研制的目的是将光纤传感这一现代技术进行广泛的普及和渗透。了解光纤传感仪试验仪的基本构造和原理，学习和掌握其正确使用方法；了解光纤端光场的径向分布和轴向分布的特点；定量了解一种光纤的纤端光场的径向分布和轴向分布；学习掌握最基本的光纤位移传感器的原理。通过对光纤接受端电压的测量，可以间接测量光纤端轴向和径向的光场强度的分布。 关键词：光纤传感器；轴向；径向；光强分布 Optical Fiber Sensor Based Experiment Wang shuai （Harbin Engineering University, Harbin,150001,Chnia） Abstract：The purpose of the development of fiber optic sensing experimental kits is to make this technology popularization. Understanding the basic structure and principle of fiber optic sensing experimental kits,learning and mastering the correct using method; Understand the radial and axial distribution characteristic of the fiber end; Learning to master the basic principle of optical fiber displacement sensor. By measuring the voltage of the optical fiber acceptting, optical fiber end light field intensity distribution of the axial and radial can be measured indirectly. Key words：fiber optic sensing experimental kits；axial; radial; light intensity distribution 0 引言 光纤传感实验仪是由多种形式的光纤传感器组成，是集教学和实验于一体的传感测量系统。它具有结构简单，灵敏度高，稳定性好，切换方便应用范围广等特点。在实验过程中，我们用光纤传感实验仪构成反射式光纤微位移传感器，可用于测量多种可转换成位移的物理量。 1 实验原理 1.1光在光纤中传输的原理 光在光纤中的传输依据是光学中的全反射定律。普通石英光纤的结构包括纤芯、包层和
传感器力学综合实验
传感器力学综合实验 采用美国PASCO 公司生产的动力学实验系统，该系统利用传感器代替传统测量仪器，配以Datastudio 数据处理软件，用电脑采集和处理数据，满足各种力学物理量的测量需要，能够设计包括冲量，动量，动能，能量守恒，动量守恒，弹性碰撞，非弹性碰撞，简谐振动，摩擦力等多种动力学实验。 加速度和简谐振动实验利用运动传感器和力传感器，对不同倾角的斜面上的弹簧和物体系统的振动周期和运动受力情况进行电脑监控和数据采集，通过“Datastudio ”软件进行分析和处理，根据受力与弹簧形变情况可求出弹簧倔强系数k ，也能根据测量受力和物体运动加速度情况从而验证牛顿第二定律F=ma 。 冲量定理实验是利用运动传感器和力传感器，对光滑导轨上的小车的运动情况和碰撞受力情况进行电脑监控和数据采集，通过“Datastudio ”软件进行分析和处理，给出弹性碰撞前后速度及碰撞过程中力随时间的变化关系，从而在一定精度下验证了冲量定理。 实习1加速度和简谐振动 一、实验目的 本实验目的是测量不同倾角的斜面上的弹簧和物体系统的振动周期和运动受力情况，并验证牛顿第二定律F=ma 。 二、实验仪器 ScienceWorkshop 接口，50N 力传感器，运动传感器，带质量的动力车，弹簧，导轨，底座和支杆 三、实验原理 对于弹簧上的物体，振动的理论周期为 k m T π2= （1） 这里T 是一个周期运动的时间，m 是振动质量，k 是弹簧倔强系数。 根据虎克定律，弹簧产生的力与弹簧被压缩或伸长的距离成正比， F=-kx （2） 这里k 是弹簧倔强系数。这样在实验上，可以通过施加不同的力让弹簧压缩或伸长不同的距离来确定。作力—距离的图，直线的斜率就等于k 。
传感器实验报告 (2)
传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而 只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 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，每间隔0.2mm 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？ 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 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。图8-1 霍尔效应原理 三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15Ｖ、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔 传感器安装示意图 2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。
光纤传感器的位移特性
光纤传感器的位移特性实验报告 一、实验目的 了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、基本原理 本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型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亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。 三、需用器件与单元 光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面。 四、实验步骤 1、根据图1-6安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T 相接。 图1-6光纤传感器安装示意图
2、将光纤实验模板输出端V O1与数显单元相连，见图1-7。 图1-7光纤传感器位移实验接线图 2、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。 3、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调R W、使数显表显示为零。 4、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表1-4。 表1-4光纤位移传感器输出电压与位移数据 5、根据表9－1数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。 五、实验数据处理 1、实验数据：
2、光纤传感器位移与输出电压特性曲线： 3、1mm时的灵敏度与非线性误差：
用最小二乘法拟合的直线为： 灵敏度为0.1458V/mm 在0.45mm处取最大相对误差为：0.07V 非线性误差为： 六、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？ 答：表面要干净没有污点，而且光洁度要好；再因为一定要可以反射光，因此一定不能出现黑色表面的情况。
传感器综合的实验报告
传感器综合实验报告( 2012-2013年度第二学期) 名称：传感器综合实验报告 题目: 利用传感器测量重物质量院系：自动化系 班级：测控1201 班 小组成员：加桑扎西，黄承德 学生：加桑扎西 指导教师：仝卫国 实验周数：1周 成绩：
日期：2015 年7 月12日
传感器综合实验报告 一、实验目的 1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。 3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。 二、实验设备、器材 1、金属箔式应变片传感器用到的设备： 直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。 2、电容式传感器用到的设备： 电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。 3、电涡流式传感器用到的设备： 电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电压表、示波器。 三、传感器工作原理 1、电容式传感器的工作原理： 电容器的电容量C是的函数，当被测量变化使S、d或 任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的，若保持两个参数不变，仅改变另一参数，
就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路再转换为电量输出。 差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的相对面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为C X1，下层定片与动片形成的电容定为C X2，当将C X1和C X2接入双T型桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。依据该原理，在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系，称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。 2、电涡流式传感器的工作原理： 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。3、金属箔式应变片传感器工作原理： 应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△
实验 传感器之火焰篇
物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的 1 ～ 2 μm 近红外波长域具有最大的辐射强度。例如汽油燃烧时的火焰辐射强度的波长。 火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。 火焰传感器是探测在物质燃烧时，产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射。 火焰传感器又称感光式火灾传感器，它是用于响应火灾的光特性，即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾传感器。 理； 2、通过该实验项目，学生能够学会编写火焰传感器的程序。
1、编写一个读取火焰传感器输出电平信号的程序； 2、将火焰检测状态做简单的处理显示，正常无火焰状态为0，检测到火焰状态为1； 3、用按键KEY1控制ZIGBEEN是否发送数据。 6.4.1硬件部分 1、ZIGBEE调试底板一个； 图6-1 ZIGBEE调试底板 2、20PIN转接线一条和带USB的J-Link仿真器一个； 图6-2 J-Link仿真器 3、转接板一个； 实验内容 6.3 实验设备 6.4 电 源 开 关 电 源 传感器C端口 指示灯 2 J-LINK接 ZigBee_DEBUG 复位键 节点按键 拨码开关 ZigBe按键 红 外 发 射 指 示 灯 1 ZigBee复位键 可 调 电 阻传 感 器 A 端 口 传感器B端口 方口USB线，另一端连接电上电指示灯 20PIN转接线，另一端接转接板 20PIN转接线接口 10PIN转接线接口 串口接口
光纤传感器实验报告
实验题目：光纤传感器 实验目的： 掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量， 加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。实验仪器： 激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调 整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等 实验原理：（见预习报告） 实验数据： 1.光纤传感实验（室温：24.1℃） （1）升温过程 （2）降温过程
2．测量光纤的耦合效率 在光波长为633nm条件下，测得光功率计最大读数为712.3nw。数据处理： 一．测量光纤的耦合效率 在λ=633nW，光的输出功率P1=2mW情况下。在调节过程中测得最大 输出功率P2=712.3nW 代入耦合效率η的计算公式： 3.56×10-4 二．光纤传感实验 1.升温时 利用Origin作出拟合图像如下： B 温度/℃由上图可看出k=5.49±0.06
根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变 2π，则 Δφ=2π×m （m 为移动的条纹数） 故灵敏度即为 因l=29.0cm 故其灵敏度为±1.30）rad/℃ 2.降温时 利用Origin 作出拟合图像如下： -40 -20 A B 由上图可看出k=7.45±0.11 同上： 条纹数 温度/℃
灵敏度为 因l=29.0cm 故其灵敏度为±2.38）rad/℃ 由上述数据可看出，升温时与降温时灵敏度数据相差较大，这是因为在升温时温度变化较快，且仪表读数有滞后，所以测出数据较不准确，在降温时测出的数据是比较准确的。 思考题： 1.能否不用分束器做实验？替代方案是什么？ 答：可以，只要用两个相同的相干波波源分别照射光纤即可，这样也可造成光的干涉。 2.温度改变1℃时，条纹的移动量与哪些因素有关？ 答： （1）与光纤的温度灵敏度有关 （2）与光纤置于温度场的长度有关 3.实验中不可用ccd是否能有办法看到干涉条纹？替代方案是什么？ 答：可以。可以用透镜将干涉条纹成像在光电探测器上进行测量。 实验小结： 1.光纤的功能层非常脆弱，光纤剥离过程中要使力均匀，不可用力过猛， 否则易造成光纤的断裂，必要时可分段进行剥离。 2.使用宝石刀进行切割时，要轻轻划一下，再将光纤弹断，直接切断会 造成光纤断面不平滑，导致测出的光纤耦合系数较低。 3.光纤传感实验时记录移动的条纹数时可自行在显示器上寻找参照点， 保证记录的准确即可。
传感器心得体会
传感器心得体会
传感器心得体会 【篇一：传感器实验总结】 《传感器及检测技术》教学实践工作总结 本学期，担任《传感器及检测技术》课程的理论和实践教学内容。本课程的实践教学主要是教学实验，在全体同学的大力配合下，比较圆满的完成了实践教学任务，达到了实验的预期目的。现将此课程的实践教学工作总结如下： 1、实验计划的制定 为更好的完成实践教学环节，使学生能够真正的在实践环节学到更多的东西，在学期初我就认真研究教材内容和教学大纲要求，针对教学内容和学生特点制定了详细的实验安排，并与实验室老师进行了认真的沟通，充分做好教学实践前的各项准备工作。 2、注重理论和实践的结合 每讲授一段内容，就组织同学们做一次实验，让学生把课堂上获得的理论知识及时的得到验证和应用，从而加深对所学内容的理解。同时鼓励同学们利用课余时间多到实验室做一些创造性的实验，提高他们的知识迁移能力和思维能力。 3、实验过程的安排 （1）每次实验前，提前下达实验任务，让学生做好实验前的各种准备工作。由班长做好分组工作，每组指定一名组长，实行组长负责制，负责本组的组织和协调工作，。 （2）进实验室时，讲清实验室纪律，不得随意摆弄实验用品，要严格遵守实验章程，在老师的指导下进行各种实验。
（3）实验过程中，认真抓好学生的纪律，不得无故迟到、早退，杜绝做与实验无关的事情。实验过程中教师要不断巡 视及时发现学生们遇到的各种问题，并给与指导或启发。尽量多鼓励、少批评，培养学生的自信心，提高学生学习的积极性。 （4）实验完毕，及时清查实验物品，并督促学生摆放好实验物品，做到物归原位。另外，每组展示实验成果，并派代表做出总结，谈谈实验中遇到的各种问题，并说明做出了怎样的处理，有哪些收获。小组成员之间先进行互评，然后由教师作出补充，并适当给与鼓励。同时督促同学课下认真完成实验报告。 4、反思改进 在每次实验完毕后，我都把实验中发现的问题进行归纳整理，进行反思，同时向有经验的教师请教，争取在下次实践课中加以改进。 总之，这一个学期的实践教学，总的来说基本上能够按照要求保质保量的完成教学任务，但从中我也发现了一些问题，在今后的教学工作中，我会努力的改进不足的地方，争取把以后的实践教学工作做得更好。 【篇二：实验心得体会】 实验心得体会 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样, 做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄
传感器测试实验报告
实验一直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生 电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍 尔电势 U H＝ K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中 沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为U H kx ，式中k—位移传感器的灵敏度。这样它就 可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场 梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座 中，实验板的连接线按图9-1进行。 1、 3 为电源±5V ， 2、4 为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1 使数显表指示为零。 图 9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填 入表 9-1。 表9－ 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、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V ，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。
北航电涡流传感器实验报告
电涡流传感器实验报告 38030414蔡达 一、实验目的 1.了解电涡流传感器原理; 2.了解不同被测材料对电涡流传感器的影响。 二、实验仪器 电涡流传感器实验模块，示波器:DS5062CE，微机电源:WD990型，士12V，万用表:VC9804A型，电源连接电缆，螺旋测微仪 三、实验原理 电涡流传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
四． 实验数据及处理 1.铁片 0.5 1 1.52 2.5 3 3.5 电涡流传感器电压位移曲线—铁片 电压/V 位移/mm
0.5 1 1.5 2 2.53 3.5 电涡流传感器电压位移拟合曲线—铁片 电压/V 位移/mm 其线性工作区为0.6——3.4，对该段利用polyfit 进行函数拟合，可得V=-1.0488X-1.2465 2.铜片
电涡流传感器电压位移曲线—铜片 电压/V 位移/mm 2.2 2.4 2.6 2.83 3.2 3.4 3.6 -6-5.95-5.9-5.85 -5.8-5.75-5.7 -5.65-5.6-5.55-5.5电涡流传感器电压位移拟合曲线—铜片 电压/V 位移/mm 其线性工作区为2.4——3.4，对该段利用polyfit 进行函数拟合，可得V= -0.4500X -4.4667
光纤传感器位移特性实验
光纤传感器位移特性实验报告 一、实验目的： 了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。 二、实验仪器： 光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。三、实验原理： 反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图36-1所示：光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图36-1 反射式光纤位移传感器原理图36-2 光纤位移传感器安装示意图四、实验内容与步骤 1．光纤传感器的安装如图36-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。接通电源预热数分钟。 2．将测微头起始位置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。 3．实验模块从主控台接入±15V电源，打开实验台电源。 4．将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。 5．旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔０.1ｍｍ读出一次输出电压Ｕ值，并记录。 五、数据记录与分析 1、数据记录表格 X（mm）0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0 Uo(V)0.080.180.280.400.520.640.750.870.97 1.06
传感器综合实验仿真报告
综合实验报告 ( 2015 -- 2016年度第一学期) 名称：传感器原理与应用题目：综合实验—仿真部分院系：控制与计算机工程班级：测控1303 学号：1131160318 学生姓名：魏更 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2016 年1月15日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1、本实验的目的是配合《传感器原理与应用》课程的传感器静态特性与动态特性相关部分的内容，利用Matlab/Simulink 进行仿真验证。培养学生利用计算机进行数据处理和模型仿真的能力，为今后从事相关领域的工作打下基础。 2、要求学生了解传感器静态和动态特性的基础知识，掌握Matlab/Simulink 进行数据分析和仿真的基本方法。具体要求为：掌握基于最小二乘法的数据处理方法，能够进行简单的数据处理；掌握传感器动态特性的分析手段，了解不同阶次特性的基本性质，并能够进行相应的仿真实验，对传感器动态特性有感性认识。 二、实验正文 1、学习使用Matlab 进行最小二乘法数据处理，分别通过自己编写函数和使用Matlab 提供的函数实现相同功能。 ①按照最小二乘法原理编写Matlab 程序。 程序如下： x=(-200:100:1300); y=[-5.8914,-3.5536,0,4.0962,8.1385,12.2086,16.3971,20.6443,24.9055,29.129,33.2754,37.3259,41.2756,45. 1187,48.8382,52.4103]; z1=sum(x); z2=z1^2; z3=sum(power(x,2)); z4=sum(x.*y); z5=sum(y); n=length(x); k=(n*z4-z1*z5)/(n*z3-z2); a0=(z3*z5-z1*z4)/(n*z3-z2); fprintf('k=%f\n',k); fprintf('a0=%f',a0); y1=k*x+a0; plot(x,y1,'-b',x,y,'*r'); 输出结果： k=0.040274 a0=0.619114 拟合直线和各点的分布图见下图：
传感器实验
传感器实验
实验一金属箔式应变计性能——应变电桥 实验目的： 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 实验原理： 本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也 随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时， ∑ ? = R R R；当二个应变片组成差动状态工作，则有∑ ? = R R 2 R；用四个应变片 组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，∑ ? = R R 4 R。 实验所需部件：(括号{ }内为2001B型内容) 直流稳压电源+4V、公共电路模块（一）{公共电路模块}、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表 实验步骤： 1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“—”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。
（图1） 2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图（1）将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R为应变计（可任选上梁或下梁中的一个工作片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。 将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。 3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。调节模块上的W D电位器，使桥路输出为零。 4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表： 位 移 mm 电 压V 根据表中所测数据在坐标图上做出V—X曲线，计算灵敏度S：S=X V? ?。 / 注意事项： 1、实验前应检查实验连接线是否完好，学会正确插拔连接线，这是顺利完成实验的基本保证。 2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。 3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪器后方能读取测试
传感器实验报告
实验一 箔式应变片性能 一、实验目地： 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、了解实际使用的应变电桥的性能和原理。 二、实验原理： 本实验说明箔式应变片在单臂直流电桥、半桥、全桥里的性能和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当被测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R ΔR R = ∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有R R R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，R R R Δ4=∑。 由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4·E ·∑R ，电桥灵敏度Ku ＝V ／△R ／R ，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4E 、1/2E 和E.。由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无
关。 三、实验所需部件： 直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、砝码（20g ）、电压表（±4v ）。 四、实验步骤： 1、调零 开启仪器电源，差动放大器增益至100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。 2、按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R 1、R 2、R 3、和W D 为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R 为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V 。 图 （1） 3、确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。 ＋－
光纤传感器的位移特性实验
实验二十五光纤传感器的位移特性实验 一、实验目的 了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、实验内容 用传光型光纤测位移。 三、实验仪器 光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面（用电涡流传感器的铁测片做反射面）。 四、实验原理 本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D 型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亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。 五、实验注意事项 1、实验时注意光纤探头与反射面保持平行，调整光纤探头使其位于反射面的圆心上。 2、实验前应用纸巾擦拭反射面，以保证反射效果。 六、实验步骤 1、根据图9－1安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T 相接。 图9－1 光纤传感器安装示意图 2、将光纤实验模板输出端VO1与数显单元相连，见图9－2。
图9－2光纤传感器位移实验接线图 3、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。 4、实验模板接入±15V电源，合上主控台电源开关，调RW使数显表显示值最小，然后微调测微头使数显表显示为0.000（电压选择置2V档）。 5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.05mm读出数显表值，将其填入下表：（实验结论：1、本实验每隔0.05mm是相对位置，起始值看做0.05mm即可，无需从测微头上读绝对位置值。每旋转0.05mm，输出的电压的增量应该大致相等。2、由于学生做实验可能不能正确的找到起始点，导致采集的数据不在线性范围内，从而影响数据采集的线性度，可以让学生从选取的起始点开始计数，多计几组数据，然后选取线性度较好的十组数据，填入下表。3、如果只看本实验的线性情况，可选取十组较好的数据填入下表，若要看到光纤传 感器的整个变化趋势，则至少应该记录25组数据，其V—X曲线见思考题答案） 6、根据上表数据，作光纤位移传感器的位移——输出曲线图。计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。 七、实验报告 在实验报告中填写《实验报告二十五》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、 波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 八、实验思考题 根据实验步骤（6）中的光纤位移传感器的位移——输出曲线图，分析其原理。 答：由光源发出的光经发射光纤传输后入射到被测物表面，经反射体反射后再经接收光 纤接收并传输至光敏元件。由于光纤有一定的数值孔径，当光纤探头紧贴反射体时，发射光 纤中的光不能发射到接收光纤中，因此接收光纤中无光信号；当光纤探头逐渐远离被测体时， 接收光纤中的光强越来越大，当整个接收光纤被全部照亮时，接收光强达到峰值；当反射体 继续远离时，将有部分反射光没有反射进Y型光纤束，接收到的光强逐渐减小。位移特性 如下图所示。