1、TS-EWP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K使用說明書 深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司 地址：深圳市南山區(qū)蛇口沿山路43號中國科學(xué)院深圳現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和育成中心3號樓304室郵政編碼：Tel： (0755) Fax： (0755)E-mail：l 非常感謝您選購TS-EWP-3A多傳感器特性實驗?zāi)Kl 在您使用之前請先仔細(xì)閱讀此說明書，保證正常使用l 請將此手冊妥善保存，以便隨時查閱申明深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司保留所有權(quán)力。深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司（以下簡稱中科鷗鵬）保留在不事先通知的情況下修改本手冊中的產(chǎn)品和產(chǎn)品規(guī)格等文

2、件的權(quán)力。中科鷗鵬不承擔(dān)由于使用本手冊或本產(chǎn)品不當(dāng)，所造成直接的、間接的、附帶的損失和責(zé)任。產(chǎn)品中涉及到的電源及信號均有極性，在使用的過程中請嚴(yán)格按照產(chǎn)品標(biāo)識正確分辨正負(fù)極性及量程，并避免在產(chǎn)品的使用過程中帶電插拔，中科鷗鵬沒有義務(wù)或責(zé)任對不當(dāng)操作所造成的直接或間接的損失負(fù)責(zé)。 TS-EWP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K使用說明書目錄實驗一 電渦流傳感器靜態(tài)特性測距實驗3實驗二 電渦流傳感器距離測量試驗及誤差分析實驗9實驗三 紅外距離傳感器靜態(tài)特性測量實驗13實驗四 紅外傳感器距離測量與誤差分析實驗16實驗五 模擬霍爾位置傳感器靜態(tài)特性測量實驗20實驗六 模擬霍爾位置傳感器位移測量及誤差分析實驗2

3、324實驗一 電渦流傳感器靜態(tài)特性測距實驗一、 實驗?zāi)康? 了解和掌握電渦流傳感器的特點；2 利用電渦流傳感器進(jìn)行傳感器靜態(tài)特性的測量；3 利用機械結(jié)構(gòu)、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、虛擬儀器平臺構(gòu)建測試系統(tǒng)。二、 實驗原理1 電渦流位移傳感器原理電渦流位移傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接觸式位移傳感器。前置器內(nèi)產(chǎn)生的高頻振蕩電流通過同軸電纜流入探頭線圈中，線圈將產(chǎn)生一個高頻電磁場。當(dāng)被測金屬體靠近該線圈時，由于高頻電磁場的作用，在金屬表面上就產(chǎn)生感應(yīng)電流，既電渦流。該電流產(chǎn)生一個交變磁場，方向與線圈磁場方向相反，這兩個磁場相互疊加就改變了原線圈的阻抗。這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀

4、、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、尺寸因子、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強度I和頻率參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函數(shù)來表示。通常我們能做到控制, , , I, 這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過前置器對信號進(jìn)行處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電

5、流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距的變化而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時，探頭中線圈的磁場強度也發(fā)生變化，磁場強度的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補償、放大歸一化處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，最終完成機械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。所以探頭與被測金屬體表面距離的變化可通過探頭線圈阻抗的變化來測量。前置器根據(jù)探頭線圈阻抗的變化輸出一個與距離成正比的直流電壓。圖1-1為電渦流傳感器的工作原理示意圖。圖1-1 電渦流傳感器工作示意圖主要技術(shù)指標(biāo)：供電電壓探頭

6、直徑線性量程輸出方式+24V11mm4mm15V2 最小二乘法原理給定平面上一組點，,用直線擬合。即求得，使得達(dá)到最小。三、 實驗儀器和設(shè)備1 計算機 2 LabVIEW8.2以上版本3 TS-INQ-8U多通道數(shù)據(jù)采集模塊 4 TS-EMP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5 動態(tài)顯示單通道模擬信號.vi6 實驗一 電渦流傳感器靜態(tài)特性測量實驗.vi四、 實驗步驟1. 觀測電渦流傳感器的量程（1） 關(guān)閉基礎(chǔ)實驗平臺的直流電源部分的開關(guān)。將電渦流傳感器的電源線連接到基礎(chǔ)實驗平臺的24V直流電源輸出端。數(shù)據(jù)采集模塊的電源線連接到多路輸出電源輸出端（5芯航空插頭）。（2） 將電渦流傳感器的信號線連接到數(shù)據(jù)

7、采集模塊的通道1上（注：在對實驗設(shè)備進(jìn)行操作時請先把電源關(guān)閉，再進(jìn)行操作，帶電插拔會對設(shè)備造成損壞）。（3） 打開基礎(chǔ)實驗平臺直流電源部分的開關(guān)，打開24V直流電源輸出端的開關(guān)，打開數(shù)據(jù)采集模塊的開關(guān)（注：該開關(guān)在數(shù)據(jù)采集模塊的后面板上）。（4） 如下圖1-2所示，在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“動態(tài)顯示單通道模擬信號.vi”實驗程序。圖1-2 動態(tài)顯示單通道模擬信號程序面板“通道選擇”設(shè)定為1（與硬件上所選擇的通道號相同）、“采樣頻率”設(shè)定為1（“1”對應(yīng)為10KHz）、“采樣長度”為1024字節(jié)。設(shè)定好以上三個參數(shù)后點擊如下圖1-3所示的按鈕運行程序，在導(dǎo)軌上移動滑塊，觀

8、察波形圖中顯示的電壓信號。得到采樣信號的平均值，比較滑塊距離與顯示電壓值的關(guān)系。運行按鈕圖1-3 程序運行按鈕實驗所選的電渦流傳感器的線性區(qū)為：1.2mm5.2mm，不在此測量范圍內(nèi)時，其函數(shù)曲線將不成線性關(guān)系。（5） 將千分尺歸零，將滑塊上反射圓片緊緊靠在電渦流探頭表面，觀察此時的電壓值。（6） 滑塊漸漸遠(yuǎn)離傳感器，觀察電壓數(shù)值的變化，觀測傳感器的最大測量距離。如下圖1-4所示為傳感器的輸出特性圖1-4 電渦流傳感器的輸出特性2. 測算傳感器的線性表達(dá)式（1） 關(guān)閉直流電源開關(guān)，連接好測量模塊中電渦流傳感器的電源線（24V），再連接好數(shù)據(jù)采集模塊的電源線（12V）。把電渦流傳感器的信號線連接

9、到數(shù)據(jù)采集模塊的通道1。（2） 在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“實驗一 電渦流傳感器靜態(tài)特性測量實驗.vi”程序，設(shè)置“通道選擇”為“1”（該通道號與硬件上所選擇的通道號相同），“采樣頻率”為“1”（“1”對應(yīng)為10KHz）。（3） 調(diào)整滑塊到一個初始位置，記錄下讀數(shù)X0，設(shè)置每次移動千分尺的距離為0.5mm，將這兩個數(shù)值輸入到實驗程序的“起點坐標(biāo)”和“采樣間隔”控制變量一欄內(nèi)。另外，有一點需要注意的是由于電渦流傳感器的線性范圍為：1.2mm5.2mm。因此，在設(shè)置起點坐標(biāo)X0時，應(yīng)該考慮避開傳感器測量的盲區(qū)，即測量滑塊的初始位置應(yīng)該定位在傳感器測量平面的1.2mm以外。圖1

10、-5為電渦流傳感器靜態(tài)特性測量實驗程序面板。圖1-5 電渦流傳感器靜態(tài)特性測量實驗程序面板（4） 運行“電渦流傳感器靜態(tài)特性測量實驗.vi”，點擊“第1次采集”按鈕，指示燈亮后，程序?qū)⒆詣佑涗泴?yīng)電渦流傳感器的讀數(shù)。（5） 將千分尺向遠(yuǎn)離探頭方向移動0.5mm，點擊“第2次采集”按鈕，依次改變測量的距離進(jìn)行20次測量，采集20組數(shù)據(jù)。（6） 數(shù)據(jù)采集完成后，點擊“擬合”按鈕進(jìn)行線性擬合，程序?qū)@示擬合曲線。進(jìn)行線性擬合實驗時，需要一定的耐心和細(xì)心，并且該實驗結(jié)果將直接影響下一步采用電渦流傳感器測距離的實驗。將程序顯示的20次采集到的電壓數(shù)據(jù)及擬合直線表達(dá)式記錄在如下表格內(nèi)：表1-1 采集的20

11、組電壓值實驗次數(shù)測量數(shù)據(jù)實驗次數(shù)測量數(shù)據(jù)1112123134145156167178 189191020整理表1-1中的數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中繪制電壓-距離曲線。計算該曲線的線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，用Y=K*X+B表示，把對應(yīng)的數(shù)值填入表1-2中。表1-2 電壓-距離函數(shù)關(guān)系式擬合直線表達(dá)式斜率K值截距B值五、 實驗報告要求l 簡述實驗?zāi)康暮驮?。l 分析實驗結(jié)果并總結(jié)。實驗二 電渦流傳感器距離測量試驗及誤差分析實驗一、實驗?zāi)康?. 了解和掌握電渦流傳感器的特點；2. 利用電渦流傳感器進(jìn)行位移的測量；3. 利用機械結(jié)構(gòu)、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、虛擬儀器平臺構(gòu)建測試系統(tǒng)。二、實驗原理1 電渦流位移傳感器原

12、理電渦流位移傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接觸式位移傳感器。前置器內(nèi)產(chǎn)生的高頻振蕩電流通過同軸電纜流入探頭線圈中，線圈將產(chǎn)生一個高頻電磁場。當(dāng)被測金屬體靠近該線圈時，由于高頻電磁場的作用，在金屬表面上就產(chǎn)生感應(yīng)電流，既電渦流。該電流產(chǎn)生一個交變磁場，方向與線圈磁場方向相反，這兩個磁場相互疊加就改變了原線圈的阻抗。這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、尺寸因子、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強度I和頻率參數(shù)

13、來描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函數(shù)來表示。通常我們能做到控制, , , I, 這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過前置器對信號進(jìn)行處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距的變化而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時，探頭中線圈的磁場強度也發(fā)生變化，磁場強度的變化引起振蕩電壓幅度的

14、變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補償、放大歸一化處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，最終完成機械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。所以探頭與被測金屬體表面的距離的變化可通過探頭線圈阻抗的變化來測量。前置器根據(jù)探頭線圈阻抗的變化輸出一個與距離成正比的直流電壓。圖2-1為電渦流傳感器的工作原理示意圖。圖2-1 電渦流傳感器工作示意圖主要技術(shù)指標(biāo)：供電電壓探頭直徑線性量程輸出方式+24V11mm4mm15V2最小二乘法原理給定平面上一組點，,用直線擬合。即求得，使得達(dá)到最小。三、實驗儀器和設(shè)備1 計算機 2 LabVIEW8.2以上版本3 TS-INQ-8U多通道數(shù)據(jù)采集模塊 4 TS-E

15、MP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5 實驗二 電渦流傳感器距離測量試驗及誤差分析實驗.vi四、實驗步驟（1）電渦流傳感器的工作電壓為24V，把電渦流傳感器的電源線接到實驗臺的24V電源口，信號線接到數(shù)據(jù)采集卡的通道1上，打開試驗臺和采集卡的電源；（2）如下圖2-2所示，在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“實驗二 電渦流傳感器距離測量及誤差分析實驗.vi”程序；圖2-2 電渦流傳感器距離測量及誤差分析實驗（2）“通道選擇”為“1”（與硬件選擇的通道號相同）、“采樣頻率”為“1”（1對應(yīng)10KHz），選擇完成后，點擊程序運行按鈕運行實驗程序。（3）在進(jìn)行電渦流傳感器的特性測量實驗中，已經(jīng)

16、記錄了電渦流傳感器的靜態(tài)特性曲線及其線性函數(shù)Y=KX+B的K值和B值。把K值和B值分別填入程序面板的系數(shù)K和B處；當(dāng)然也可以把特性測量的相關(guān)工作再做一遍點擊“擬合”按鈕，對測量參數(shù)進(jìn)行線性擬合。記錄下K值和B值。（3）在電渦流傳感器的測量范圍內(nèi)，移動擋板，點擊“距離計算”按鈕計算當(dāng)前擋板的實際位移值。（4）通過千分尺的讀數(shù)讀取當(dāng)前擋板的位移值，填入程序面板上的“千分尺讀數(shù)”空格內(nèi)；在把擋板移動前的初始位移值填入“起始坐標(biāo)”處；在“當(dāng)前位移”一欄內(nèi)所示讀數(shù)為實際擋板的位移。（5）點擊“誤差分析”按鈕，進(jìn)行相對誤差的計算，在“相對誤差”一欄內(nèi)會顯示實際讀數(shù)與理論計算位移值之間的相對誤差。（6）多次

17、改變擋板的位移，重復(fù)以上實驗步驟，進(jìn)行多次測量，并記錄多次測量的相對誤差范圍完成下表：實驗次數(shù)千分尺讀數(shù)（mm）傳感器測量結(jié)果(mm)相對誤差102.63321-3.19434234.466341.4813357.842161.063734711.38940.5811.79990.6911.80040.71011.80060.846.075151.1697969.660471.01261022.633342.29167表2-1 采集的10組數(shù)據(jù)五、實驗報告要求l 簡述實驗?zāi)康暮驮?。l 分析實驗結(jié)果。 實驗三 紅外距離傳感器靜態(tài)特性測量實驗一、 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)labVIEW軟件的使用2.

18、認(rèn)識紅外距離傳感器3. 掌握傳感器靜態(tài)特性的測量方法二、 實驗原理紅外傳感器基于三角測量原理，如圖3-1所示，紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會反射回來，反射回來的紅外光線被CCD檢測器檢測到以后，會獲得一個偏移值L，利用三角關(guān)系，獲知發(fā)射角度a，偏移距L，中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計算出來了。 圖3-1 三角測量原理 圖3-2 紅外傳感器電壓與檢測距離間關(guān)系當(dāng)D的距離足夠近的時候，L值會相當(dāng)大，超過CCD的探測范圍，這時，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當(dāng)物體距離D很大時，L值就會很小。這時CCD檢測器能否分辨出這個

19、很小的L值是關(guān)鍵，也就是說CCD的分辨率決定能不能獲得足夠精確的L值。要檢測越是遠(yuǎn)的物體，CCD的分辨率要求就越高。 紅外傳感器的輸出是非線性的，輸出電壓與檢測距離之間的關(guān)系如圖3-2所示。從圖中也可以看出，與被探測物體之間的距離小于10cm的時候，輸出電壓急劇升高，這就要求測量時傳感器與被探測物體之間距離應(yīng)盡可能大于10cm。 通過紅外傳感器靜態(tài)特性測量實驗，我們可以繪出紅外傳感器輸出電壓與測量距離的函數(shù)關(guān)系。如果要利用該函數(shù)關(guān)系進(jìn)行距離的測量，則需要對測量的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，提取函數(shù)關(guān)系式。三、 實驗儀器及設(shè)備1. 計算機 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通

20、道數(shù)據(jù)采集模塊 4. TS-EMP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5. 實驗三 紅外距離傳感器靜態(tài)特性測量實驗.vi四、 實驗步驟1. 關(guān)閉直流電源開關(guān)，連接好測量模塊中紅外傳感器的電源線（5V），再連接好數(shù)據(jù)采集模塊的電源線（12V）。把紅外傳感器的信號線連接到數(shù)據(jù)采集模塊的通道1。2. 如下圖3-3所示，在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“實驗二 紅外距離傳感器靜態(tài)特性測量實驗.vi”程序。圖3-3 紅外傳感器距離測量實驗程序主界面3. 設(shè)置“通道選擇”為“1”（該通道號與硬件上所選擇的通道號相同），“采樣頻率”為“1”（“1”對應(yīng)為10KHz）。4. 在010CM內(nèi)，由于紅外傳感

21、器的輸出與位移不成函數(shù)關(guān)系，在該位移內(nèi)可視為紅外傳感器的盲區(qū)，在進(jìn)行紅外傳感器的靜態(tài)特性測量實驗時如果要想把010CM這段也繪出來，則在選擇第1次測量位移是可以從0點開始測量，為了較充分的表現(xiàn)紅外傳感器的線性函數(shù)關(guān)系，我們屏蔽掉了010CM這一區(qū)間，測量時位移選擇從10CM開始作為紅外傳感器的靜態(tài)特性測量起始點。5. 依次選擇20個測量的點，分別填入程序左側(cè)“測量對象的采樣點”一欄內(nèi)，并把擋板移到定位好的相應(yīng)點進(jìn)行測量，每個點定位后點擊對應(yīng)次數(shù)的采集按鈕進(jìn)行該點電壓的采集，如第一次采集時在“第1次采集時的量”一欄內(nèi)輸入對應(yīng)的位移，然后點擊“第1次采集”按鈕采集該點處的電壓值。進(jìn)行20次采集后點

22、擊“畫特性曲線”按鈕繪出紅外傳感器的特性曲線。6. 記錄實驗過程中各個采集點的位移及其相應(yīng)的電壓值，填入下表3-1中。表3-1序號采集點的位移/CM采集點的電壓值/mv1234567891011121314151617181920五、 實驗報告要求1. 簡述紅外傳感器的工作原理；2. 分析使用紅外傳感器進(jìn)行位移測量的方法；3. 描述紅外傳感器靜態(tài)特性labVIEW程序的設(shè)計過程；六、 注意事項l 切勿隨意帶電插拔；l 在連接傳感器的電源線時請分辨正負(fù)極性及量程，在連接前請先將電源關(guān)閉，連接完成后再打開電源開關(guān)。l 實驗時勿讓紙張或其它東西影響紅外傳感器的工作，以免降低紅外傳感器位移測量的準(zhǔn)確度

23、。實驗四 紅外傳感器距離測量與誤差分析實驗一、 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)labVIEW軟件的使用；2. 認(rèn)識紅外距離傳感器的工作原理；3. 掌握使用紅外傳感器進(jìn)行距離測量的方法；二、 實驗原理紅外傳感器基于三角測量原理，如圖4-1所示，紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會反射回來，反射回來的紅外光線被CCD檢測器檢測到以后，會獲得一個偏移值L，利用三角關(guān)系，獲知發(fā)射角度a，偏移距L，中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計算出來了。 圖4-1 三角測量原理 圖4-2 紅外傳感器電壓與檢測距離間關(guān)系當(dāng)D的距離足夠近的時候，L值會相當(dāng)大，超過CCD

24、的探測范圍，這時，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當(dāng)物體距離D很大時，L值就會很小。這時CCD檢測器能否分辨得出這個很小的L值是關(guān)鍵，也就是說CCD的分辨率決定能不能獲得足夠精確的L值。要檢測越是遠(yuǎn)的物體，CCD的分辨率要求就越高。 紅外傳感器的輸出是非線性的，輸出電壓與檢測距離之間的關(guān)系如圖4-2所示。從圖中也可以看出，與被探測物體之間的距離小于10cm的時候，輸出電壓急劇升高，這就要求測量時傳感器與被探測物體之間距離應(yīng)盡可能大于10cm。 通過紅外傳感器靜態(tài)特性測量實驗，我們可以繪出紅外傳感器輸出電壓與測量距離的函數(shù)關(guān)系。如果要利用該函數(shù)關(guān)系進(jìn)行距離的測量，則需要對測量的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行

25、線性擬合，提取函數(shù)關(guān)系式。三、 實驗儀器1. 計算機 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道數(shù)據(jù)采集模塊 4. TS-EMP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5. 實驗四 紅外傳感器距離測量與誤差分析實驗.vi四、 實驗步驟1. 關(guān)閉直流電源開關(guān)，連接好測量模塊中紅外傳感器的電源線（5V），再連接好數(shù)據(jù)采集模塊的電源線（12V）。把紅外傳感器的信號線連接到數(shù)據(jù)采集模塊的通道1。2. 如下圖4-1所示，在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“實驗四 紅外傳感器距離測量與誤差分析實驗.vi”程序。圖4-1 紅外傳感器距離測量與誤差分析實驗程序界面3. 設(shè)置“通道選擇”為

26、“1”（該通道號與硬件上所選擇的通道號相同），“采樣頻率”為“1”（“1”對應(yīng)為10KHz）。4. 選擇起始坐標(biāo)點，由圖4-2所示可以看到紅外傳感器的近似線性區(qū)在10CM以外。因此起始左邊點可以定位10。選擇采樣間隔，可以定位為5CM，即在10CM以外每5CM取一個測試點，并點擊電壓采集按鈕采集此時的電壓值；5. 分別取10個點，并進(jìn)行10次測量，然后點擊“線性擬合”按鈕擬合測量的數(shù)據(jù)；6. 記錄采集的位移間隔和對應(yīng)該點的電壓值填入下表4-1中：表4-1采集序號采集點的位移/CM采集點的電壓值/mV第1次采集第2次采集第3次采集第4次采集第5次采集第6次采集第7次采集第8次采集第9次采集第10

27、次采集7. 記錄線性擬合曲線表達(dá)式Y(jié)=KX+B及其對應(yīng)的K和B的值，填入下表：線性擬合表達(dá)式對應(yīng)的K值對應(yīng)的B值 8. 提取擬合表達(dá)式Y(jié)=KX+B中對應(yīng)的K值和B值，把這兩個值填入距離測量一欄的K值和B值空格內(nèi)；9. 在測量范圍內(nèi)重新移動擋板，點擊“距離計算”按鈕根據(jù)線性曲線函數(shù)完成當(dāng)前距離的測量；五、誤差分析實驗1. 在傳感器的測量范圍內(nèi)移動擋板，并讀出此時的位移值，填入“滑塊位移”一欄內(nèi)，再把開始測量時的起始坐標(biāo)填入“起點坐標(biāo)”一欄內(nèi)，于是在“當(dāng)前位移”一欄內(nèi)可看到擋板實際移動的位移。2. 點擊“誤差分析”按鈕，對測量數(shù)據(jù)與實際位移讀數(shù)進(jìn)行誤差分析和計算。3. 改變擋板的位移，進(jìn)行多次測量

28、，記錄所得的實驗數(shù)據(jù)，填入下表內(nèi)；測量次數(shù)實際距離讀數(shù)傳感器測得距離數(shù)據(jù)傳感器與實際相對誤差12345678910六 、實驗報告要求1. 簡述紅外傳感器的工作原理；2. 分析使用紅外傳感器進(jìn)行位移測量的方法；3. 分析實驗結(jié)果；七 、注意事項l 切勿隨意帶電插拔設(shè)備；l 注意不要將水等液體灑至傳感器上，以免燒壞傳感器；l 實驗時勿讓紙張或其它東西影響紅外傳感器的工作，以免降低紅外傳感器位移測量的準(zhǔn)確度。實驗五 模擬霍爾位置傳感器靜態(tài)特性測量實驗一、 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)labVIEW軟件的使用2. 認(rèn)識模擬霍爾位置傳感器3. 掌握傳感器靜態(tài)特性的測量方法二、 實驗原理及思路模擬霍爾位置傳感器（以

29、下簡稱霍爾傳感器）以SS94A1B霍爾線性位移傳感器為基礎(chǔ)。該傳感器的輸出電壓與磁場強度（高斯）成線性關(guān)系。圖5-1所示為霍爾傳感器的特征曲線圖。圖5-1 模擬霍爾位移傳感器特征曲線模擬霍爾位置傳感器的輸出電壓跟磁場強度（高斯）成線性關(guān)系，但是，磁場強度與位移并不成線性關(guān)系啊。那怎么辦呢？怎么樣才能讓霍爾傳感器的輸出電壓與擋板的位移聯(lián)系起來呢？首先我們可以先定位一個實驗起始點，假定設(shè)定為0。也就是說，實驗從0點開始測量此時傳感器輸出的電壓值，然后繼續(xù)在往后取幾個不同的點，記錄下此時的位移。并測出此時傳感器輸出的電壓。再用線把這幾個在不同的位置測出的電壓值用連線連起來，該曲線所體現(xiàn)出來的也就是試

30、驗中所使用的霍爾傳感器的輸出電壓與位移的函數(shù)關(guān)系。通過實驗就會發(fā)現(xiàn)，以上曲線并不成線性關(guān)系啊。當(dāng)然，由磁場的知識也可以肯定這點：在電偶極子形成的磁場中位移與磁場并不成線性關(guān)系，但是，我們可以通過曲線擬合的方法提取出一條最逼近霍爾傳感器輸出電壓與位移函數(shù)關(guān)系的直線，然后取最接近線性的那段曲線的函數(shù)式作為進(jìn)行位移測量的依據(jù)。由以上分析我們就有一個較清晰的思路了。當(dāng)然，這也只是個例子，各位可以通過這個例子把該實驗的思路及其方法運用到其他方面。在“實驗三 模擬霍爾位置傳感器特性實驗”中，主要是繪出磁場中霍爾傳感器輸出電壓與位置的函數(shù)關(guān)系。在進(jìn)行“實驗三 模擬霍爾位置傳感器特性實驗”中，才采用線性擬合的

31、方法對以上測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合。三、實驗儀器及設(shè)備1. 計算機 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道數(shù)據(jù)采集模塊 4. TS-EMP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5. 實驗五 模擬霍爾位置傳感器特性測量實驗.vi四、實驗步驟1. 關(guān)閉直流電源開關(guān)，連接好測量模塊中模擬霍爾傳感器的電源線（5V），再連接好數(shù)據(jù)采集模塊的電源線（12V）。把紅外傳感器的信號線連接到數(shù)據(jù)采集模塊的通道1。2. 如下圖5-2所示，在“靜態(tài)特性及位移測量實驗程序VI”文件夾中打開“實驗五 模擬霍爾位置傳感器特性測量實驗.vi”程序。圖5-2 模擬霍爾位置傳感器程序面板3. 設(shè)置“通道選擇”為“1

32、”（該通道號與硬件上所選擇的通道號相同），“采樣頻率”為“1”（“1”對應(yīng)為10KHz），點擊程序運行按鈕，運行程序進(jìn)行霍爾傳感器特性曲線的繪制。4. 在靠近霍爾傳感器面板處定位一個點，記錄該點相對于傳感器面板的距離，填入“第1次采集時的量”一欄內(nèi)，然后點擊“第一次采集”按鈕采集該處傳感器輸出的電壓值。5. 往遠(yuǎn)離傳感器的方向移動擋板（注意在擋板移動之后，在進(jìn)行電壓采集前要保證面板上的磁鋼正對著霍爾傳感器），移動一定位移后，記錄此時的相對位置，填入“第2次采集時的量”一欄內(nèi)，點擊“第2次采集”按鈕采集此處的電壓值。如此重復(fù)進(jìn)行20次電壓的采集。6. 點擊“畫特性曲線”按鈕描繪霍爾傳感器的輸出電

33、壓與位移的特性函數(shù)；7. 把每次移動的相對位移與相對應(yīng)的電壓值填入下表5-1中：表5-1測量序號每次測量的相對位移輸出的電壓值第1次測量第2次測量第3次測量第4次測量第5次測量第6次測量第7次測量第8次測量第9次測量第10次測量第11次測量第12次測量第13次測量第14次測量第15次測量第16次測量第17次測量第18次測量第19次測量第20次測量五、實驗報告要求1. 簡述模擬霍爾位置傳感器的工作原理；2. 分析使用模擬霍爾位置傳感器進(jìn)行特性曲線的繪制和位移測量的方法；3. 查找更多有關(guān)擬合的方法并比較優(yōu)缺點；4. 描述模擬霍爾位置傳感器靜態(tài)特性labVIEW程序的設(shè)計過程；六 、注意事項6.

34、切勿隨意帶電插拔；7. 在連接傳感器的電源線時請分辨正負(fù)極性及量程，在連接前請先將電源關(guān)閉，連接完成后再打開電源開關(guān)。8. 實驗時請勿將有磁性的物體靠近霍爾傳感器，以免影響測量結(jié)果。實驗六 模擬霍爾位置傳感器位移測量及誤差分析實驗一、 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)labVIEW軟件的使用；2. 認(rèn)識模擬霍爾位置傳感器進(jìn)行位移測量的工作原理；3. 掌握使用模擬霍爾位置傳感器進(jìn)行位移測量的方法；二、實驗原理及思路模擬霍爾位置傳感器（以下簡稱霍爾傳感器）以SS94A1B霍爾線性位移傳感器為基礎(chǔ)。該傳感器的輸出電壓與磁場強度（高斯）成線性關(guān)系。圖6-1所示為霍爾傳感器的特征曲線圖。圖6-1 模擬霍爾位移傳感器特

35、征曲線模擬霍爾位置傳感器的輸出電壓跟磁場強度（高斯）成線性關(guān)系，但是，磁場強度與位移并不成線性關(guān)系啊。那怎么辦呢？怎么樣才能讓霍爾傳感器的輸出電壓與擋板的位移聯(lián)系起來呢？首先我們可以先定位一個實驗起始點，假定設(shè)定為0。也就是說，實驗從0點開始測量此時傳感器輸出的電壓值，然后繼續(xù)在往后取幾個不同的點，記錄下此時的位移。并測出此時傳感器輸出的電壓。再用線把這幾個在不同的位置測出的電壓值用連線連起來，該曲線所體現(xiàn)出來的也就是試驗中所使用的霍爾傳感器的輸出電壓與位移的函數(shù)關(guān)系。通過實驗就會發(fā)現(xiàn)，以上曲線并不成線性關(guān)系啊。當(dāng)然，由磁場的知識也可以肯定這點：在電偶極子形成的磁場中位移與磁場并不成線性關(guān)系，

36、但是，我們可以通過曲線擬合的方法提取出一條最逼近霍爾傳感器輸出電壓與位移函數(shù)關(guān)系的直線，然后取最接近線性的那段曲線的函數(shù)式作為進(jìn)行位移測量的依據(jù)。由以上分析我們就有一個較清晰的思路了。當(dāng)然，這也只是個例子，各位可以通過這個例子把該實驗的思路及其方法運用到其他方面。在“實驗三 模擬霍爾位置傳感器位移測量實驗”中，首先會對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，然后提取線性函數(shù)關(guān)系式，最后再按照該關(guān)系式進(jìn)行位移的測量然后驗證并分析誤差。三、實驗儀器1. 計算機 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道數(shù)據(jù)采集模塊 4. TS-EMP-3A多傳感器特性實驗?zāi)K5. 實驗六 模擬霍爾位置傳感器位移測量與誤差分析實驗.vi四、實驗步驟1. 先關(guān)閉基