传感器试验报告

CYS系列传感器实验组实验23 to 实验33指导老师：冀建利机0301-2：李正祥试0301-1：于 佳学号： 20031586学号： 200314432005年5月30日实验二十三 霍尔式传感器的特性直流激励 实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。 所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。 有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。 实验步骤： （1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。 （2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图21接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。图21 （3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。 （4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。 （5）上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.5mm读一个数，将读数填入下表：X（mm）8.599.510V（v）-0.144-0.086-0.0500X(mm)10.51111.512V(v)0.0440.0770.0870.069作出V-X曲线指出线性范围，（见附）求出灵敏度，关闭主、副电源。S1=v/x=(-0.050+0.144)+(0+0.086)/(4*0.5)=0.09S2=v/x=(0.087-0.044)+(0.069-0.077)/(4*0.5)=0.08S=(s1+s2)/2=0.085 可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。 （6）实验完结关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。 注意事项： （1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。 （2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。 （3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。实验二十四 霍尔式传感器的应用电子秤之四 实验目的：了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。 所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、差动放大器、直流稳压电源、电桥、砝码、F/V表（电压表）、主、副电源、振动平台。 有关旋钮初始位置：直流稳压电源置±2V档，F/V表置2V档，主、副电源关闭。 实验步骤： （1）开启主、副电源将差动放大器调零，关闭主、副电源。 （2）调节测微头脱离平台并远离振动台。 （3）按图21接线，开启主、副电源，将系统调零。 （4）差动放大器增益调至最小位置，然后不再改变。 （5）在称重平台上放上砝码，填入下表：W（g）051015V（v）0-0.003-0.007-0.010 （6）在平面上放一个未知重量之物，记下表头读数。根据实验结果作出V-W曲线，求得未知重量。 注意事项： （1）此霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重。 （2）砝码应置于平台的中间部分。实验二十五 霍尔式传感的特性交流激励 实验目的：了解交流激励霍尔片的特性 所需单元及部件： 霍尔片、磁路系统、音频振荡、差动放大器、测微头、电桥、移相器、相敏检敏、低通滤波器、主、副电源、F/V表、示波器、振动平台。 有关旋钮初始位置：音频振荡器1KHZ，放大器增益最大，主、副电源关闭。 实验步骤： （1）开启主、副电源将差放调零，关闭主、副电源。 （2）调节测微头脱离振动平台并远离振动台。按图23接线，开启主、副电源，将音频振荡器的输出幅度调到5Vp-p值，差放增益置最小。根据实验七（3）的方法利用示波器和F/V表按照实验十的方法调整好W1、W2及移相器。再转动测微头，使振动台吸合并继续调节测微头使F/V表显示零（F/V表置20V档）。图23 （3）旋动测微头，每隔0.1mm记下表头读数填入下表：X（mm）1010.110.210.3V（v）0-0.06-0.11-0.17X(mm)10.410.510.610.7V(v)-0.23-0.29-0.34-0.40 找出线性范围，计算灵敏度。 注意事项： （1）交流激励信号必须从电压输出端0°或LV输出，幅度应限制在峰-峰值5V以下，以免霍尔片产生自热现象。实验二十六 霍尔式传感器的应用振幅测量 实验目的：了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。 所需单元及部件： 霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、相敏检波器、低通滤波、低频振荡器、音频振荡器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示波器。 有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋最大，音频振荡器1KHZ。 实验步骤： （1）开启主、副电源，差动放大器输入短接并接地，调零后，关闭主、副电源。 （2）根据电路图24结构，将霍尔式传感器，电桥平衡网络，差动放大器，电压表连接起来，组成一个测量线路（电压表应置于20V档，基本保持实验23电路），并将差放增益置最小。图24 （3）开启主、副电源转动测微头，将振动平台中间的磁铁与测微头分离并远离，使梁振动时不至于再被吸住（这时振动台处于自由静止状态）。 （4）调整电桥平衡电位器W1和W2，使F/V表指示为零。 （5）去除差动放大器与电压表的连线，将差动放大器的输出与示波器相连，将F/V表置2KHZ档，并将低频振荡器的输出端与激振线圈相连后再用F表监测频率。 （6）低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节低频振荡频率（频率表监测频率），用示波器读出低通滤波器输出的峰峰值填入下表：f（Hz）5101520Vp-p0.50.80.150.1思考：（1）根据实验结果，可以知道振动平台的自振频率大致为多少。答:实验示波器的峰峰值随自振的频率先增加后减少大约在8Hz的地方最大，所以震动平台的自振的频率为8Hz（2）在某一频率固定时，调节低频振荡器的幅度旋钮，改变梁的振动幅度，通过示波器读出的数据是否可以推算出梁振动时的位移距离。答:可以,我们做实验可以观察到，梁振动时的位移距离与示波器读出的示波数据的峰峰值成正比例关系，但是这种方法的测量误差应该比较大。（3）试想一下，用其他方法来测振动平台振动时的位移范围，并与本实验结果进行比较验证。答:用交流电压表测量电压的峰峰值,比较精确,但是电压值的示数在变化,不稳定 注意事项： 应仔细调整磁路部分，使传感器工作在梯度磁场中，否则灵敏度将大大下降。实验二十七 磁电式传感器的性能 实验目的：了解磁电式传器的原理及性能 所需单元及部件： 差动放大器、涡流变换器、激振器、示波器、磁电式传感器、涡流传感器、振动平台、主、副电源。 有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，低频振荡器的幅度旋钮置于最小，F/V表置2KHz档。 实验步骤： （1）观察磁电式传感器的结构，根据图25的电路结构，将磁电式传感器，差动放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路，并将低频振荡器的输出端与频率表（F/V表置2K档）的输入端相连，开启主、副电源。图25 （2）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：F(Hz)3456789102025Vp-p2.63.47.68.41726.530.5292620 （3）拆去磁电传感器的引线，把涡流传感器经涡流变换器后接入低通滤波器，再用示波器观察输出波形（波形好坏与涡流传感器的安装位置有关，参照涡流传感器的实验）并与磁电传感器的输出波形相比较。 思考：（1）试回答磁电式传感器的特点？ 答：由数据可以知道，磁电式传感器也像霍尔式传感器一样，随着频率f的增大，Vp-p先增大到最大值时再减少。（2）比较磁电式传感器与涡流传感器输出波形的相位，为什么？答：磁电式传感器与涡流传感器输出波形的相位是有差别的，不到半个周期，因为组成磁电式传感器与涡流传感器的放大电路不同，由差动放大可以计算得它们是有差别的。实验二十八 压电传感器的动态响应实验 实验目的：了解压电式传感器的原理、结构及应用。 所需单元及设备： 低频振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽线、压电传感器、双线示波器、激振线圈、磁电传感器、F/V表、主、副电源、振动平台。 有关旋钮的初始位置：低频振荡器的幅度旋钮置于最小，F/V表置2K档。 实验步骤： （1）观察压电式传感器的结构，根据图26的电路结构，将压电式传感器，电荷放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路。并将低频振荡器的输出端与频率表的输入端相连。图26 （2）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈。 （3）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至最大，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：F（hz）571215172025v（p-p）22.94.24.44.64.44 （4）示波器的另一通道观察磁电式传感器的输出波形，并与压电波形相比较观察其波形相位差。 思考：（1）根据实验结果，可以知道振台的自振频率大致多少？答：由数据可以知道，平台的自振频率大致为17 hz（2）试回答压电式传感器的特点。比较磁电式传感器输出波形的相位差大致为多少？为什么？答： 大致为30度，因为是磁电式传感器与压电式传感器的内部电路不一样，三极管多产生的相移不一样。同样的输入信号，但是输出的波形的位相就有差别。实验二十九 压电传感器的引线电容对电压放大器的影响、电荷放大器 实验目的：验证引线电容对电压放大器的影响，了解电荷放大器的原理和使用。 所需单元及部件：低频振荡器、电压放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波器、F/V表、单芯屏蔽线、差动放大器、直流稳压源、双线示波器。 有关旋钮的初始位置：低频荡器的幅度旋钮置于最小，F/V表置20V档，差动放大器增益旋钮至最小，直流稳压电源输出置于4V档。 实验步骤： （1）按图27接线，相敏检波器参考电压应从直流输入插口输入，差动放大器的增益旋钮旋到适中。直流稳压电源打到±4V档。图27 （2）示波器的两个通道分别接到差动放大器和相敏检波器的输出端。 （3）开启电源，观察示波器上显示的波