1、傳感器第一次實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片一一單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)及單臂電橋工作原理和性能。2. 基本原理電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它反映被測部位受力狀態(tài)的變化。電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓 U0i=EK/4,其中K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，8=AL/L為電阻絲長度相對變化。3. 實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤、祛碼、萬用表、導(dǎo)線等。4. 實(shí)驗(yàn)步驟1 .根據(jù)接線示意圖安裝接線。2 .放大器輸出調(diào)

2、零。3 .電橋調(diào)零。4 .應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)。測得數(shù)據(jù)如下:重量（g）020406080100120140電壓m mv)3.57.211.316.020.724.728.833.5實(shí)驗(yàn)曲線如下所示:分析：由圖可以看出，輸出電壓與加載的重量成線性關(guān)系，由于一開始調(diào)零不好，致 使曲線沒有經(jīng)過原點(diǎn)，往上偏離了一段距離。5 .根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度 S = AU/AW （ AU為輸出電壓變化量，AW為重量 變化量）和非線性誤差 a =Am/ yFSx100% ,式中Am為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yFS為滿量程輸出平均值，此處為 140g。U =30mv ,AW =140

3、g ,所以 S =30 / 1 400. 2m43g m=1.9768g,y F S=140g,所以 、=1. 9768 / 1 40 1 00%1.6.利用虛擬儀器進(jìn)行測量。 測得數(shù)據(jù)如下表所示：重量（g）020406080100120140電壓（mv）0.75.09.513.918.723.428.332.9相應(yīng)的曲線如下:5. 思考題（1）正（受拉）應(yīng)變片；（2）負(fù)（受壓）單臂電橋工作時，作為橋臂電阻的應(yīng)變片應(yīng)選用: 應(yīng)變片；（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。答：應(yīng)變片受拉，所以選（1）正應(yīng)變片。實(shí)驗(yàn)二金屬箔片應(yīng)變片一一板橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)二.基本原理

4、不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋暑促靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓U o2 = EK名/ 2。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤、祛碼、萬用表、導(dǎo)線等。四.實(shí)驗(yàn)步驟1 .根據(jù)接線示意圖安裝接線。2 .放大器輸出調(diào)零。3 .電橋調(diào)零。4 .應(yīng)變片半橋?qū)嶒?yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(g)020406080100120140電壓(mv)010.620.230.540.750.760.870.3實(shí)驗(yàn)曲線如下所示:分析：從圖中可見，輸出電壓與加載重量成線性。數(shù)據(jù)點(diǎn)與擬合直線相對單臂更為接近，即線性性更好。5 .計(jì)算靈敏度S=U/W ,非線性誤差6。U=

5、70.3mv ,W=140g ;所以 S=70.3/140=0.5021mv/g.m=0.7525g, y F S=140g,、.=0.7525/140 100% =0.54%6 .利用虛擬儀器進(jìn)行測量。測量數(shù)據(jù)結(jié)果如下所示:(g)020406080100120140電壓(mv)-2.67.818.728.939.550.059.970.2繪制實(shí)驗(yàn)曲線如下:五、思考題1 .半橋測量時，兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊；（2）鄰邊。答：鄰邊。2 .半橋測量時，兩片相同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入點(diǎn)橋時，應(yīng)放在：（1）對邊；（2）鄰邊。答：（1）對邊。3 .橋路測量時存在非線

6、性誤差，是因?yàn)椋海?）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。答：（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。實(shí)驗(yàn)三金屬箔式應(yīng)變片一一全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊珮驕y量電路的優(yōu)點(diǎn) 二、基本原理全橋測量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄喾吹膽?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值 R1=R2=R3=R4、其變化值A(chǔ)R1 = AR2 = AR3 = AR4時，其橋路輸出電壓U o3 = EK名。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差都得到了改善。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤、祛碼、萬用表、導(dǎo)線

7、等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .根據(jù)接線示意圖安裝接線。2 .放大器輸出調(diào)零。3 .電橋調(diào)零。4 .應(yīng)變片全橋?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表所示:Mm (g)020406080100120140電壓（mv）020.140.160.480.8100.8121.1141.2實(shí)驗(yàn)曲線如下所示:分析：從圖中可見，數(shù)據(jù)點(diǎn)基本在擬合曲線上，線性性比半橋進(jìn)一步提高。5 .計(jì)算靈敏度S=U/W ,非線性誤差6。U=141.2mv ,W=140g ;所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g;Am=0.1786g ,y F S=140g,、.=0. 1 786 / 1 40 1 00% 06.利用虛擬儀器進(jìn)行測量 測量數(shù)據(jù)

8、如下表所示:(g)020406080100120140電壓(mv)-1.119.640.461.181.7102.4122.0142.0實(shí)驗(yàn)曲線如下所示:五、思考題1 .測量中，當(dāng)兩組對邊電阻值 R相同時，即R1=R3, R2=R4,而R1WR2時，是否可以組成 全橋：（1）可以；（2）不可以。答：（2）不可以。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，能否及如何利用四組應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。答：能夠利用它們組成電橋。對于左邊一副圖，可以任意選取兩個電阻接入電橋的對邊，則輸出為兩倍的橫向應(yīng)變，如果已知泊松比則可知縱向應(yīng)變。對于右邊的一幅圖，可以選取 R3、R4

9、接入電橋?qū)?，則輸出為兩倍的縱向應(yīng)變。兩種情況下都需要接入與應(yīng)變片阻值相 等的電阻組成電橋。3 .金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，闡述原因，得出相應(yīng)的結(jié)論。答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：靈敏度：全橋半橋單臂非線性度：單臂 單橋全橋理論上：靈敏度：單臂S=，半橋S = -2 ，全橋 S=E。 Ke一 一非線性度：單臂 1 i 父100%,半橋 6=0,全橋 6=0。2 +K&因?yàn)槿珮蚰苁瓜噜弮杀鄣膫鞲衅饔邢嗤臏囟忍匦?，達(dá)到消除溫度誤差的效果。同時還能消除非線性誤差。結(jié)論：利用差動技術(shù)，能有效地提高靈敏度、降低非線性誤差

10、、有效地補(bǔ)償溫度誤差。4.金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響如何消除金屬箔式應(yīng)變片的溫度影響？答：利用溫度補(bǔ)償片或采用全橋測量。實(shí)驗(yàn)五差動變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠顒幼儔浩鞯墓ぷ髟砗吞匦?。二、基本原理差動變壓器由一只初級線圈和二只次級線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有兩 段式和三段式，本實(shí)驗(yàn)采用三段式。當(dāng)被測物體移動時差動變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化。將兩只次級反向串接，引出差動電勢輸出。其輸出電勢反映出被測物體的移動量。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、差動變壓器、差動變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測微頭、雙蹤示波器、萬用表、導(dǎo)線等。四、實(shí)驗(yàn)

11、步驟1 .按照接線圖連接線路。2 .差動變壓器L1的激勵電壓從主機(jī)箱中的音頻振蕩器的Lv端引入，音頻振蕩器的頻率為45KHz ,輸出峰峰值為 2V。3 .松開測微頭的緊固螺釘，移動測微頭白安裝套使變壓器次級輸出的Vp-p較小。然后擰緊螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭的微分筒使變壓器的次級輸出Vp-p為最小值（零點(diǎn)殘余電壓），定義為位移的相對零點(diǎn)。4 .從零點(diǎn)開始旋動測微頭的微分筒，每隔0.2mm從示波器上讀出示波器的輸出電壓Vp-p,記入表格中。一個方向結(jié)束后，退到零點(diǎn)反方向做相同的實(shí)驗(yàn)。5 .根據(jù)測得數(shù)據(jù)畫出 Vop-p X曲線，做出位移為土 1mm、士 3mm時的靈敏度和非線性誤數(shù)據(jù)表格如下:X(mm

12、)-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4V(mv)93776246311542037X(mm)0.60.81.01.21.41.61.82.02.2V(mv)536883100116133149165181實(shí)驗(yàn)曲線如下:200 180 160 140 120E 100 80 60 40 20 -1.5-1-0.500.511.522.5mm 分析：從圖中可見，曲線基本呈線性，關(guān)于x=0對稱的，在零點(diǎn)時存在一個零點(diǎn)誤差。X=±1mm 時，AU =80.3672mv , AX =1mm , S = AU /AX =80.3672mv/mm ； Ax=0. 0 11

13、n3m , yFS2 mm 6 =取/yFS 父 100% = 0.56%。五、思考題1 .用差動變壓器測量，振動頻率的上限受什么影響？ 答：受導(dǎo)線的集膚效應(yīng)和鐵損等的影響，若頻率過大會導(dǎo)致靈敏度下降。2 .試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？ 答：相同點(diǎn)：利用電磁感應(yīng)原理工作。不同點(diǎn)：差動變壓器為開磁路，一、二次側(cè)間的互感隨銜鐵移動而變，且兩個繞組按差動方式工作；一般變壓器為閉合磁路，一、二次側(cè)間的互感為常數(shù)。傳感器第二次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 壓阻式壓力傳感器的壓力量實(shí)試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。二、基本原理擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出 P型或N型

14、電阻條，接成電橋。 在 壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)， 基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化， 引起電 阻的變化，把這一變化引入測量電路，則其輸出電壓的變化反映了所受到得壓力變化。、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、引壓膠管。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將壓力傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌?，根?jù)接線圖連接管腳和電路。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蟁W2用于調(diào)節(jié)放大器調(diào)零，RW1調(diào)節(jié)放大器增益。3、合上主機(jī)箱的氣源開關(guān)，啟動壓縮泵，逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)下端調(diào)節(jié)閥的旋鈕，觀察 電壓表和氣壓表示數(shù)的變化。4、調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使氣壓表顯示某一值，觀察電壓表顯示的數(shù)值。5、仔細(xì)調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力在218

15、KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表示數(shù)，將數(shù)值記錄下表：P (KPa)2.23.24.25.26.27.28.29.2Vo (p-p) (V)0.0370.0620.0840.1050.1290.1510.1750.197P (KPa)10.211.212.213.214.215.216.217.2Vo (p-p) (V)0.2160.2400.2610.2850.3050.3280.3510.3736、畫實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差靈敏度：AU=0. 33V9 , AP=15KPa所以S = SU / P = 0.0223/ / KPa。非線性誤差：AP=0.099

16、1KPa , yFS=17.2KPa所以 P =AP/ yFSx 100% =0.58% 。實(shí)驗(yàn)葉壓電式傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈮弘妭鞲衅鞯臏y量振動原理和方法。二、基本原理壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。工作時傳感器感受與試件相同的振動頻率，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶體上產(chǎn)生正比于運(yùn)動速度的表面電荷。:、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、差動變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、振動源、示波器。四、?shí)驗(yàn)步驟1、按照連線圖將壓電傳感器安裝在振動臺上，振動源的低頻輸入接主機(jī)箱的低頻振蕩器， 其它連線按照圖示接線。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動臺振

17、動，觀察低通濾波器輸出波形。3、用示波器的兩個通道同時觀察低通濾波器輸入和輸出波形；在振動臺正常振動時用手指 敲擊振動臺，同時觀察輸出波形的變化。4、改變振動源的頻率，觀察輸出波形的變化。低頻振蕩器的幅度旋鈕固定至最大，調(diào)節(jié)頻率，用頻率表監(jiān)測，用示波器讀出峰峰值填入表格。f(Hz)571215172025V(p-p)0.451.052.141.491.291.090.82實(shí)驗(yàn)曲線:25五、思考題根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以知道振動臺的自然頻率大致是多少？傳感器輸出波形的相位差大致為多 少？答：根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線可知，振動臺的自然頻率大約為11Hz。&=6ms,T = 108ms,所以 = 6ms 父3

18、600 =200。108ms實(shí)驗(yàn)十二電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、基本原理通過交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)金屬體處于交變磁場時，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬表面的距離x等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場能量， 從而改變激磁線圈阻抗， 渦流傳感器就是基 于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài)，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離 x以外的所 有參數(shù)一定時可以進(jìn)行位移測量。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦

19、流傳感器、測微頭、被測體（鐵圓片）四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，根據(jù)示意圖安裝測微頭、被測體、電渦流傳感器并接線。2、調(diào)節(jié)測微頭使被測體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開關(guān)切換到20V檔，檢查接線無誤后開啟主機(jī)箱電源開關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后每隔0.1mm讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將?shù)據(jù)填入下表：X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.8V(v)00000.070.160.260.370.47X(mm)0.91.01.11.21.31.41.51.61.7V(v)0.580.680.790.911.021.131.251.371.49X(mm)1.81.92.02.

20、12.22.32.42.52.6V(v)1.621.731.861.992.122.242.372.512.64X(mm)2.72.82.93.03.13.23.33.43.5V(v)2.782.913.043.183.313.463.583.723.86X(mm)3.63.73.83.94.04.14.24.34.4V(v)3.994.144.284.414.544.674.814.945.07注：到此數(shù)據(jù)仍在變化，由于范圍較大（大約 9V）,數(shù)據(jù)太多，所以后面部分沒有記錄。3、畫出V-X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及正、負(fù)位移測量時的最佳工作點(diǎn)（即曲線線性 段的中點(diǎn)）。試計(jì)算測量范圍為 1m

21、m與3mm時的靈敏度和非線性度（可以用端點(diǎn)法或其他 擬合直線）。*語性曲線X(mm)5421測量范圍1mm：靈敏度： V =1.3509V, AX =1mm所以S = V / X =1.3509/mm非線性度：AVm = 0.0095V, yFs =1.3509V 所以、.二 Vm/yFs 100% =0.70%測量范圍3mm：靈敏度：AV=3.9819V, AX=3mm 所以S = AU / AX =1.3273/mm。非線性度：AVm = 0.0561V, yFs =3.9819V 所以、.二.Vm / yFs100%= 1.41%五、思考題1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測

22、量土 5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？答：電渦流傳感器的量程就是傳感器的線性范圍，它受到線圈半徑。被測體的性質(zhì)及形狀和厚度等因素影響。2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測量時，如何根據(jù)量程使用選用傳感器？ 答：要保證所測量的位移在所選的傳感器量程范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)十三（部分）被測體為鋁圓片時的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9V(v)2.072.282.542.813.063.323.583.834.084.32X(mm)1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9V(v)4.544.795.015.235.435.635.846.036

23、.226.39X(mm)2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.9V(v)6.566.736.897.057.207.337.487.617.737.85X(mm)3.03.1V(v)7.968.08實(shí)驗(yàn)十四電渦流傳感器振動測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器測量振動的原理與方法。二、基本原理根據(jù)電渦流傳感器位移特性，根據(jù)被測材料選擇合適的工作點(diǎn)即可測量振幅。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、振動源、低通濾波器、示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)示意圖安裝電渦流傳感器。逆時針轉(zhuǎn)出壓緊螺母，裝上傳感器安裝支架再順時針轉(zhuǎn)動壓緊螺母并接線。2、將主機(jī)箱中的低頻振蕩器

24、幅度旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開 關(guān)。3、調(diào)節(jié)振動源中的傳感器升降桿，使主機(jī)箱中的電壓表顯示為：實(shí)驗(yàn)十三中鋁圓片材料特 性曲線的線性中點(diǎn)位置時的電壓值。擰緊鎖緊螺母。4、順時針慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕，使振蕩器輸出電壓峰峰值為2V。調(diào)節(jié)低頻振蕩器振動頻率為325Hz之間變化，頻率每增加 2Hz,記錄低通濾波器輸出端Vo的值。f(Hz)3579111315171921Vo(V)0.0510.0580.0750.0870.1950.2890.0720.0580.0510.0435、畫出 卜Vo特性曲線，由曲線估算振動臺的諧振頻率。f(Hz)五、思考題1、能否用本系統(tǒng)數(shù)顯表頭

25、，顯示振動？還需要添加什么元件，如何實(shí)現(xiàn)？答：不能，因?yàn)檩敵鲭妷弘S振動不斷變化?？梢蕴砑右粋€峰值采樣電路，將其輸出接到數(shù)顯表，則可以通過數(shù)顯表的變化來觀察振動強(qiáng)弱變化2、當(dāng)振動臺振動頻率一定時，調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅值可以改變振動臺振動幅度，如何利用電 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)一個振動幅度。將測得 的峰峰值帶入兩者關(guān)系公式，即可得到幅度。傳感器第三次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十五直流激勵時線性霍爾傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢U H =kh,ib,當(dāng)霍爾元件處在梯度中運(yùn)動時，它的電勢會發(fā)

26、生 變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測量。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感器、測微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按示意圖接線，將主機(jī)箱上的電壓表量程開關(guān)打到2V檔。2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。3、向某個方向調(diào)節(jié)測微頭 2mm,記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)；再反向調(diào)節(jié)測微頭，沒增加0.2mm記下一個讀數(shù)，將數(shù)據(jù)記錄入表格：X(mm)-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6V(V)-1.289 1-1.155-1.024-0.891-0.762-0.634-0.504-0.381X(mm)-0.4-0.

27、200.20.40.60.81.0V(V)-0.252-0.126-0.0010.1190.2460.3760.5000.620X(mm)1.2 ；1.41.61.82.0V(V)0.7500.8740.9991.1271.248做出V-X曲線，計(jì)算不同測量范圍時的靈敏度和非線性誤差。± 2mm'時靈敏度：AV = 2.5277V, AX =4mm 所以S = AU /AV =0.6319V/mm。非線性度：AVm = 0.0175V, yFs = 2.5277V所以1Vm/yFs 100% =0.69%五、思考題本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？ 答：

28、反映的是磁場的變化。實(shí)驗(yàn)十六交流激勵時霍爾式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨涣骷顣r霍爾式傳感器的特性。二、基本原理交流激勵時霍爾傳感器與直流激勵一樣，基本工作原理相同，不同之處是測量電路。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、測微頭、霍爾傳感器、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?移相器/相敏檢波器/低通濾波器模板、 雙線示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照示意圖接線。2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)電源開關(guān)。調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕，用示波器、頻率表監(jiān)測Lv輸出頻率為1KHz、峰峰值為4V的信號。關(guān)閉主機(jī)電源，將 Lv輸出信號作為傳感器的激勵電壓接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯小?、合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器的霍爾片處于兩磁

29、鋼中間。先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢為最小，然后觀察數(shù)顯表顯示，調(diào)節(jié)電位器Rw1、Rw2使顯示為零。4、調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個較大的位移，利用示波器觀察相敏檢波器的輸出，旋轉(zhuǎn)移相器單元電位器 Rw和相敏檢波器單元電位器 Rw,使示波器顯示全波整流波形，并觀 察數(shù)顯表顯示值。直至數(shù)顯表顯示為零，此點(diǎn)作為測量原點(diǎn)。然后旋動測微頭，沒轉(zhuǎn)動0.2mm,記下讀數(shù)，填入表格。X(mm)00.20.40.60.8V(V)00.1040.2000.2960.387X(mm)1.01.21.41.61.8V(V)0.4800.5630.6350.6960.7456、根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出V-X曲線，

30、計(jì)算不同量程時的非線性誤差。2mm寸的非線性誤差：lX = 0.1142mm, yFs = 1.8mm6 =AX / yFs 父 100% =6.32%。1mm時非線性誤差X = 0.0142mm, yFs = 1mm、.=.：X / yFs 100% =1.42%實(shí)驗(yàn)十七霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測量電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式： Uh =Kh %,當(dāng)被測圓盤上裝上 N只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化 N此。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整和計(jì) 數(shù)電路計(jì)數(shù)就可以測量被測物體的轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、振動源。四、實(shí)

31、驗(yàn)步驟1、根據(jù)示意圖將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端面與磁鋼間距離大約為23mm。2、在接線前，先合上主機(jī)箱電源開關(guān)，將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源224V旋鈕調(diào)到最小，接入電壓表，監(jiān)測大約為1.25V;關(guān)閉主機(jī)箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動電源按照示意圖分別接到主機(jī)箱的相應(yīng)電 源和頻率/轉(zhuǎn)速表的Fin上。3、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，在小于 12V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。4、從2v開始紀(jì)錄，每增加1v相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。電壓(v)23456轉(zhuǎn)速39062085010601290電壓(v)7891011轉(zhuǎn)速1520

32、1760197022002420畫出電機(jī)的vn特性曲線。五、思考題1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上是否有限制？ 答：有。當(dāng)被測體是磁性體時不能用霍爾元件測量。2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？ 答：可以，但是會降低分辨率。實(shí)驗(yàn)十八磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測電機(jī)轉(zhuǎn)速、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯烹娛綔y量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中的感應(yīng)電勢：d>e = -N 發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入 N個磁棒時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢廣生 N次變化，通過放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可測量轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、磁電式傳感器、轉(zhuǎn)動源。四、實(shí)驗(yàn)步驟磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不用接電

33、源，其余和實(shí)驗(yàn)十七相同。數(shù)據(jù)記錄:電壓(v)23456轉(zhuǎn)速70082095011101310電壓(v)7891011轉(zhuǎn)速15201730190019802260畫出電機(jī)vn特性曲線:傳感器第四次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十七 發(fā)光二極管（光源）的照度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獍l(fā)光二極管的工作原理； 做出工作電流與光照度的對應(yīng)關(guān)系及工作電壓與光照度 的對應(yīng)關(guān)系曲線，為以后實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。二、基本原理半導(dǎo)體發(fā)光二極管是由m-IV族化合物制成，其核心是 PN結(jié)。因此它具有一般二極管的 正向?qū)胺聪蚪刂埂舸┨匦?。此外，在一定條件下，它還有發(fā)光特性。當(dāng)加上正向激勵電壓或電流時，在外電場的作用下，在 PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電

34、子和介帶空穴，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)，進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與 多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在 P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被 發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心捕獲，再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量 不大，以熱能的形式輻射出來。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光的復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)um以內(nèi)產(chǎn)生。發(fā)光二級管的發(fā)光顏色由制作二極管的半導(dǎo)體化合物決定。本實(shí)驗(yàn)使用純白高亮發(fā)光二極管。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱（020mv可調(diào)恒流源、電流表、024V可調(diào)

35、電壓源、照度表），照度計(jì)探頭，發(fā)光二極管，遮光筒。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照示意圖7-2接線，注意+、一極性。2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。3、調(diào)節(jié)主機(jī)箱中恒流源電流大?。妷罕砹砍?0mA檔），即改變發(fā)光二極管的工作電流大小就可以改變光源的光照度值。拔去發(fā)光二極管的其中一根線頭，則光照度為0。按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)（調(diào)節(jié)恒流源），得到照度電流對應(yīng)值。4、關(guān)閉主機(jī)箱電源，再按圖 7-3配置接線，注意+、一極性。5、合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)主機(jī)箱的024v可調(diào)電壓（電壓表量程 2v檔）就可以改變發(fā)光二極管的光照度。按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)（調(diào)節(jié)電壓源），得到照度電壓對應(yīng)值。6、根據(jù)表7-1畫出發(fā)光

36、二極管的電流 照度、電壓照度特性曲線。表7-1發(fā)光二極管的電流、電壓與照度的對應(yīng)關(guān)系照 度(Lx)102030405060708090100電 流/0.150.210.270.340.410.480.550.610.68(mA)電 壓(V)2.632.702.762.812.842.872.902.932.982.98照 度(Lx)110120130140150160170180190200電 流(mA)0.750.830.900.971.051.121.201.271.351.42電 壓(V)3.013.033.053.073.093.113.133.153.173.18照 度(Lx)210

37、220230240250260270280290300電 流(mA)1.501.581.661.731.811.881.962.042.122.20電 壓(V)3.203.223.243.263.273.293.303.323.333.35電流與黑度美系曲殘1.5電流(mAJi00500050003 2 1 1電流照度特性曲線電壓照度特性曲線實(shí)驗(yàn)三H一硅光電池實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆姵氐墓庹铡⒐庾V特性，熟悉其應(yīng)用。二、基本原理光電池是根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的，不需加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)換成電能的P-N結(jié)的光電池器件。當(dāng)光照射到光電池的 P-N結(jié)上時，便在P-N結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢。 這種現(xiàn)象叫做“光 生

38、伏特效應(yīng)”，將光能轉(zhuǎn)化為電能。該效應(yīng)與材料、光的強(qiáng)度、波長等有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、安裝架、光電器件實(shí)驗(yàn)(一)模板、濾色片、普通光源、濾色鏡、照度計(jì)探 頭、照度計(jì)模板探頭、硅光電池。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、光照特性光電池在不同照度下，產(chǎn)生不同的光電流和光生電動勢。它們之間的關(guān)系就是光照特性。實(shí)驗(yàn)時，為了得到光電池的開路電壓 Voc和短路電流Is,不要同時接入電壓表和電流表，要錯時接入來測量數(shù)據(jù)。(1)光電池的開路電壓實(shí)驗(yàn)按圖7-7安裝接線，發(fā)光二極管的輸入電流由實(shí)驗(yàn)二十七光照度對應(yīng)的電流值確定，讀取電壓表 Voc的測量值填入表 7-6中。表7-6光電池的開路電壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照度(lx )01020304

39、05060708090100Voc (mv)00.250.280.300.310.320.330.340.350.36(2)光電池的短路電流實(shí)驗(yàn)按圖7-8接線，發(fā)光二極管的輸入電壓由實(shí)驗(yàn)二十七光照度對應(yīng)的電壓值確定，讀取電壓表Is的測量值填入表7-7中。表7-7光電池的短路電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照度(lx)0102030405060708090100Is (uA)00.10.30.81.31.72.12.63.13.53.92、根據(jù)表7-6、表7-7的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出特性曲線圖。光電池的短路電流特性曲線實(shí)驗(yàn)三十二光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理本實(shí)驗(yàn)采用的

40、是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后， 組成丫型光纖，半圓分布即雙 D分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距X,由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測體反射回來，另一束光纖接收掛光信號由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器的電量大小與間距 X有關(guān)，因此可用于測量位移。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測微頭、反射面。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)圖7-9示意安裝光纖傳感器和測微頭， 兩束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮小?接好其他接線。2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)測微頭，使光反射面與 Y型光纖頭接觸；再調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w電位器，使電壓表顯示0V。3、旋轉(zhuǎn)測微頭，被測體離開探頭，每隔 0.1mm讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入表7-8中。根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算1mm測量范圍時的靈敏度和非線性誤差。表7-8光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X(mm)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0V(v)00.290.560.851.131.411.661.912.152.372.62實(shí)驗(yàn)曲線:靈敏度：U =