光纤位移传感器性能测试试验目的1了解光纤位移传感器的原理
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理一、引言位移传感器是一种用于测量物体位置或者运动的设备，广泛应用于工业自动化、机器人技术、汽车工程等领域。
本文将详细介绍位移传感器的工作原理及其应用。
二、工作原理位移传感器的工作原理基于不同的物理效应，常见的工作原理包括电阻式、电感式、电容式和光电式等。
1. 电阻式位移传感器电阻式位移传感器利用电阻值随位移变化的特性进行测量。
常见的电阻式位移传感器包括电位器和应变片传感器。
（1）电位器：电位器是由一条电阻丝和一个滑动触点组成的。
当物体位移时，滑动触点会沿着电阻丝挪移，导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。
（2）应变片传感器：应变片传感器是将应变片粘贴在被测物体上，当物体受到外力作用时，应变片会发生形变，导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。
2. 电感式位移传感器电感式位移传感器利用线圈中感应电动势随位移变化的特性进行测量。
常见的电感式位移传感器包括差动变压器和感应式位移传感器。
（1）差动变压器：差动变压器由两个线圈组成，一个是主线圈，一个是副线圈。
当物体位移时，主线圈和副线圈之间的磁耦合会发生变化，导致感应电动势的变化。
通过测量感应电动势的变化，可以确定物体的位移。
（2）感应式位移传感器：感应式位移传感器由线圈和铁芯组成。
当物体位移时，铁芯的位置会发生变化，导致线圈中感应电动势的变化。
通过测量感应电动势的变化，可以确定物体的位移。
3. 电容式位移传感器电容式位移传感器利用电容值随位移变化的特性进行测量。
常见的电容式位移传感器包括平行板电容传感器和共振电容传感器。
（1）平行板电容传感器：平行板电容传感器由两个平行的金属板组成，当物体位移时，两个金属板之间的距离会发生变化，导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化，可以确定物体的位移。
（2）共振电容传感器：共振电容传感器由电容和电感组成。
当物体位移时，电容和电感之间的谐振频率会发生变化，导致电容值的变化。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理标题：位移传感器的工作原理引言概述：位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置，广泛应用于工业自动化、机械创造、航空航天等领域。
本文将详细介绍位移传感器的工作原理，包括其基本原理、工作方式、应用场景和优势。
一、基本原理1.1 电容位移传感器电容位移传感器利用电容量的变化来测量物体的位移。
它由两个电极构成，当物体挨近电极时，电容量增加；当物体远离电极时，电容量减小。
传感器通过测量电容量的变化来确定物体的位移。
1.2 感应位移传感器感应位移传感器利用感应原理测量物体的位移。
它包含一个线圈和一个金属杆，当物体挨近线圈时，金属杆的电磁感应会导致线圈中的电流发生变化。
传感器通过测量电流变化来确定物体的位移。
1.3 光电位移传感器光电位移传感器利用光电效应测量物体的位移。
它由一个光源和一个光敏元件构成，当物体挨近光敏元件时，光敏元件接收到的光强度会发生变化。
传感器通过测量光强度的变化来确定物体的位移。
二、工作方式2.1 绝对位移传感器绝对位移传感器可以直接测量物体的绝对位置。
它们通常使用编码器或者光栅来实现，能够提供高精度和高分辨率的位移测量。
2.2 相对位移传感器相对位移传感器只能测量物体的相对位置变化。
它们通常使用差动变压器或者磁敏元件来实现，适合于需要监测物体相对运动的场景。
2.3 数字位移传感器数字位移传感器可以将位移信号转换为数字信号输出。
它们通常采用AD转换器将摹拟信号转换为数字信号，具有高精度和抗干扰能力。
三、应用场景3.1 机械创造位移传感器广泛应用于机械创造领域，用于测量机械零件的位移、位置和变形。
它们可以提供实时监测和反馈，保证机械系统的精度和稳定性。
3.2 自动化控制位移传感器在自动化控制系统中起着重要作用，用于测量和控制机器人、自动化设备和生产线的位移和位置。
它们可以实现精确的运动控制和定位。
3.3 航空航天位移传感器在航空航天领域被广泛应用，用于测量航空器和航天器的位移和变形。
汽车传感器与测试技术实验指导书(2个实验)
实验一位移传感器性能实验一、实验目的：1、、了解电涡流传感器原理；2、掌握电涡流传感器的应用方法；二、基本原理：电涡流传感器的基本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、需用器件与单元：电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、测微头、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。
四、实验步骤：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图8-2测微头读数图图8-2 测位头组成与读数测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(0.5ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01ｍｍ／格)。
用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。
微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米，这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图8-2甲读数为3.678ｍｍ，不是 3.178ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图6-2乙已过零则读2.514ｍｍ；如图8-2丙未过零，则不应读为2ｍｍ，读数应为1.980ｍｍ。
测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。
一般测微头在使用前，首先转动微分筒到10ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。
当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。
电涡流传感器测位移1）电涡流传感器和测微头的安装、使用参阅图8-5。
传感器与检测技术综合实验 有数据及答案
实验报告本课程名称：传感器与检测技术综合实验指导教师：班级：姓名：学号：2013~2014学年第一学期广东石油化工学院计算机与电子信息学院实验目录实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验实验二金属箔式应变片――半桥性能实验实验三金属箔式应变片――全桥性能实验实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验五直流激励时线性霍尔传感器的位移特性实验实验六霍尔转速传感器测电机转速实验实验七磁电式转速传感器的测电机转速实验实验八电涡流传感器的位移特性实验实验九光纤传感器的位移特性实验实验十光电转速传感器的转速测量实验实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、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、基本原理：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：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L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受力状态变化。
电桥的作用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。
对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、1位数显万用表（自备）。
托盘、砝码、42图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。
光电检测实验报告
实验三十光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时由光源发出的光通过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换器转换成电压，该电压的大小与间距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、直流电源±15V、铁测片。
四、实验步骤：1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。
2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。
3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。
4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数显表显示为零。
5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。
注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。
表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示：通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有找到最小的记录。
并认为X=4mm时为最小的0。
6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。
答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图如下所示：通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。
反射式光纤位移传感器测距原理实验
反射式光纤位移传感器测距原理实验一.实验目的1.了解光纤传输的基本原理2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。
二.实验原理１．光导纤维与光纤传感器的一般原理图１光纤的基本结构光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。
如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。
包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。
当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。
这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。
由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。
因此人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２所示：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。
图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。
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２反射式位移传感器原理图３反射式光纤位移传感器的输出特性实验仪器：SET-QX型光纤位移传感器实验箱。
传感器实验仪实验指导书(应变 电容 霍尔 光电_光纤)2020.10.15
目录实验一金属箔式应变计三种桥路性能比较 (2)实验二电容传感器性能实验 (5)实验三霍尔式传感器—直流激励特性 (7)实验四光电开关传感器转速测量 (9)实验五光纤位移传感器静态实验 (11)实验一 金属箔式应变计三种桥路性能比较一、实验目的1、掌握应变传感器的基本工作原理；2、掌握应变传感器的测量电路（电桥电路）；3、学习传感器与计算机进行通信的方法；4、掌握利用虚拟仪器技术进行数据采集；5、掌握对测试数据进行静态特性分析的方法；6、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
二、预习要求1、认真阅读实验指导书，明确本次实验的目的，首先从理论上明白三种桥式电路的工作原理以及在本次实验中作用。
2、按照实验指导书的实验内容及步骤写出详细的实验步骤。
3、绘制与之对应的实验线路图，并说明详细的接线方法。
三、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：/R R K ε∆=。
式中/R R ∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，/l l ε=∆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/4o U EK ε=，只有一个桥臂电阻是应变片，其余为固定电阻。
半桥测量电路中，将受力性质相反的两应变片接入电桥邻边，其余两个临边接固定电阻，输出电压/2o U EK ε=，其输出灵敏度比单臂桥提高了一倍；全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压o U KE ε=。
其输出灵敏度比半桥提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
四、实验仪器（所需单元及部件）直流稳压电源、差动变换器I 、电桥、电压表、砝码、应变片传感器、电源。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理一、引言位移传感器是一种常用的测量仪器，用于测量物体的位移或者位置变化。
它广泛应用于工业自动化、机械加工、航空航天等领域。
本文将详细介绍位移传感器的工作原理。
二、工作原理位移传感器的工作原理基于不同的测量原理，常见的有电容式、电感式、光电式、压阻式等。
下面以电容式位移传感器为例进行说明。
1. 电容式位移传感器电容式位移传感器利用电容器的电容值与电容板之间的距离成反比的原理进行测量。
其基本原理是通过测量电容板之间的电容值来确定位移的大小。
具体工作原理如下：- 位移传感器由两个电容板构成，其中一个电容板固定不动，称为静态电容板，另一个电容板随着位移的变化而挪移，称为动态电容板。
- 当动态电容板与静态电容板之间的距离变化时，电容值也相应发生变化。
- 通过测量电容值的变化，可以确定位移的大小。
2. 工作过程电容式位移传感器的工作过程可以分为以下几个步骤：- 步骤1：传感器的两个电容板之间施加电压，形成电场。
- 步骤2：当动态电容板随着位移的变化而挪移时，电场的分布也会发生变化。
- 步骤3：电容板之间的电容值与电场的分布成正比，因此电容值也会随着位移的变化而变化。
- 步骤4：通过测量电容值的变化，可以得到位移的大小。
3. 应用范围电容式位移传感器具有以下特点，因此在许多领域得到广泛应用：- 高精度：电容式位移传感器具有较高的测量精度，可以满足精密测量的需求。
- 高灵敏度：由于电容值与位移成反比，因此电容式位移传感器对位移的变化非常敏感。
- 宽测量范围：电容式位移传感器可以测量较大范围内的位移，适合于各种不同的应用场景。
三、总结位移传感器是一种常用的测量仪器，通过测量物体的位移或者位置变化来实现对物体状态的监测和控制。
本文以电容式位移传感器为例，详细介绍了其工作原理。
电容式位移传感器通过测量电容值的变化来确定位移的大小，具有高精度、高灵敏度和宽测量范围等特点，广泛应用于各种工业领域。
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光纤位移传感器性能测试
一、实验目的：
1、了解光纤位移传感器的原理结构、性能。
2、了解光纤位移传感器的动态应用。
3、了解光纤位移传感器的测速应用。
二、实验内容：
1、光纤传感器的静态实验；
2、光纤位移传感器的动态应用实验；
3、光纤位移传感器的测速应用实验；
（一）光纤传感器的静态实验
实验单元及附件：
主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。
实验原理：
反射式光纤位移传感器的工作原理如下图所示，光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。
其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量如下图8-1所示
图8-1
实验步骤：
（1）观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z 型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布的光纤探头。
（2）了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。
）
（3）如图8-2接线：因光/电转换器内部已安装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。
F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。
（4）旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小-大-小的变化。
（5）旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.05mm读出电压表的读数，并将其填入下表：
△X（mm） 0.05 0.10 0.15 0.20 10.00
指示（V）
图8-2
（二）光纤传感器的动态应用实验
实验单元及附件：
主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器。
实验步骤：
（1）了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。
（2）如图8-3接线。
图8-3
（3）将测微头与振动台面脱离，测微头远离振动台。
将光纤探头与振动台反射纸的距离调整在光纤传感器工作点即线性段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线性中点的位置为工作点，目测振动台的反射纸与光纤探头端面之间的相对距离即线性区的中点）
（4）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中；
（5）保持低频振荡器输出的Vp-p 幅值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的Vp-p 值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮值Vp-p 相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值Vp-p 是指经低通后的Vp-p 填入下表，并作出幅频特性图：
幅度（）
频率（）
Vp-p Hz
（三）光纤传感器的测速应用实验
实验单元及附件：
电机控制、差动放大器、小电机、F/V 表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器。
实验步骤：
（1）了解电机（电机端面上贴有两张反射纸）在实验仪上所在的位置及控制单元。
（2）按图8-4接线，将差动放大器的增益置最大，F/V 表的切换开关置2V ，开启主、副电源。
图8-4
（3）将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使F/V 表显示最大。
再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。
调节差动放大器的调零，使
F/V表显示接近零。
（4）将直流稳压电源置±10V档，在电机控制单元的V+处接入+10V电压，调节转速旋钮使电机运转。
（5）F/V表置2K档显示频率，用示波器观察F。
输出端的转速脉冲信号。
Vp-p=4V；
（6）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。
（7）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。
注：如示波器上观察不到脉冲波形而静态实验又正常，请调整探头与电机间的距离，同时检查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适（建议使用不带衰减的探头）。