传感器试验报告

1、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.

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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-p2.6

7、3.47.68.41726.530.5292620 （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

8、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

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