標(biāo)題: 傳感器原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告下載(應(yīng)變片單臂、半橋、全橋、電渦流多個(gè)實(shí)驗(yàn)) [打印本頁(yè)]

作者: 暗黑佟大為    時(shí)間: 2018-8-10 23:57
標(biāo)題: 傳感器原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告下載(應(yīng)變片單臂、半橋、全橋、電渦流多個(gè)實(shí)驗(yàn))
傳感器原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

目 錄

實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng),單臂電橋工作原理和性能。

二、基本原理:電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值發(fā)生變化,這就是電阻應(yīng)變效應(yīng),描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為:

式中為電阻絲電阻的相對(duì)變化,為應(yīng)變靈敏系數(shù),為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化,金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件,通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位的受力狀態(tài)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O1。

三、需用器件與單元:應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、砝碼、數(shù)顯表(主控臺(tái)上電壓表)、±15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表(自備)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、檢查應(yīng)變傳感器的安裝

根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上,可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別,各應(yīng)變片初始阻值R1=R2=R3=R4=351±2Ω,加熱絲初始阻值為20-50Ω左右。

2、差動(dòng)放大器的調(diào)零

首先將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時(shí)針到底(即此時(shí)放大器增益最大。然后將差動(dòng)放大器的正、負(fù)輸入端相連并與地短接,輸出端與主控臺(tái)上的電壓表輸入端Vi相連。檢查無(wú)誤后從主控臺(tái)上接入模塊電源±15V以及地線。合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的調(diào)零電位器Rw4,使電壓表顯示為零(電壓表的切換開(kāi)關(guān)打到2V檔)。關(guān)閉主控箱電源。(注意: Rw4的位置一旦確定,就不能改變,一直到做完實(shí)驗(yàn)為止)



3、電橋調(diào)零

適當(dāng)調(diào)小增益Rw3(順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3-4圈,電位器最大可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5圈),將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1(即模塊左上方的R1)接入電橋(如圖)作為一個(gè)橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋(R5、R6、R7模塊內(nèi)已連接好,其中模塊上虛線電阻符號(hào)為示意符號(hào),沒(méi)有實(shí)際的電阻存在),按圖1-2完成接線,給橋路接入±4V電源(從主控箱引入),同

圖1-2   應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖

時(shí),將模塊左上方撥段開(kāi)關(guān)撥至左邊“直流”檔(直流檔和交流檔調(diào)零電阻阻值不同)。檢查接線無(wú)誤后,合上主控箱電源開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1,使電壓表顯示為零。

備注:

1)、如出現(xiàn)零漂現(xiàn)象,則是應(yīng)變片在供電電壓下,應(yīng)變片本身通過(guò)電流所形成的應(yīng)變片溫度效應(yīng)的影響,可觀察零漂數(shù)值的變化,若調(diào)零后數(shù)值穩(wěn)定下來(lái),表示應(yīng)變片已處于工作狀態(tài),時(shí)間大概5—10分鐘。

2)、如出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定,電壓表讀數(shù)隨機(jī)跳變情況,可再次確認(rèn)各實(shí)驗(yàn)線的連接是否牢靠,且保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,盡量不接觸實(shí)驗(yàn)線,另外,由于應(yīng)變實(shí)驗(yàn)增益比較大,實(shí)驗(yàn)線陳舊或老化后產(chǎn)生線間電容效應(yīng),也會(huì)產(chǎn)生此現(xiàn)象。

3)、因應(yīng)變實(shí)驗(yàn)差動(dòng)放大器放大倍數(shù)很高,應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K對(duì)各種信號(hào)干擾很敏感,所以在用應(yīng)變模塊做實(shí)驗(yàn)時(shí)模塊周?chē)荒芊胖糜袩o(wú)線數(shù)據(jù)交換的設(shè)備,例如正在無(wú)線上網(wǎng)的手機(jī)、ipad、筆記本等電子設(shè)備。

4、測(cè)量并記錄

在電子秤上放置一只砝碼,讀取數(shù)顯表數(shù)值,依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值,直到10只砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-1,關(guān)閉電源。      


表1-1  單臂電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值

重量(g)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

電壓(mv)

4

6

8

10

12

13

15

18

21

24


5、計(jì)算靈敏度和誤差

根據(jù)表1-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S,S=輸出電壓變化量;重量變化量);計(jì)算非線性誤差:f1=F •S×100%,式中為輸出值(多次測(cè)量時(shí)為平均值)與擬合直線的最大偏差,F •S滿量程輸出平均值,此處為500g或200g。

  1. axis([20 200 4 24]);
  2. coords=[20:20:200;4,6,8,10,12,13,15,18,21,24];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=0.10636x+1.4'
復(fù)制代碼
傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.106%

非線性誤差f=4.168%


五、思考題:

單臂電橋時(shí),作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用:(1)正(受拉)應(yīng)變片(2)負(fù)(受壓)應(yīng)變片(3)正、負(fù)應(yīng)變片均可。


答:正、負(fù)應(yīng)變片都可以,因?yàn)檎?fù)對(duì)單臂電橋的傳感器的特性無(wú)影響。



實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片——半橋性能實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>比較半橋與單臂電橋的不同性能,了解其特點(diǎn)。

二、基本原理:不同受力方向的兩片應(yīng)變片(實(shí)驗(yàn)?zāi)K上對(duì)應(yīng)變片的受力方向有標(biāo)識(shí))接入電橋作為鄰邊,電橋輸出靈敏度提高,非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí),其橋路輸出電壓Uo2=。

三、需要器件與單元:應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、砝碼、數(shù)顯表(主控臺(tái)上電壓表)、±15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表(自備)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)K左上方的應(yīng)變片,此時(shí)要根據(jù)模塊上的標(biāo)識(shí)確認(rèn)R1和R2受力狀態(tài)相反,即將傳感器中兩片受力相反(一片受拉、一片受壓)的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。給橋路接入±4V電源,檢查連線無(wú)誤后,合上主控箱電源,調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1進(jìn)行橋路調(diào)零。依次輕放標(biāo)準(zhǔn)砝碼,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表1-2,根據(jù)表1-2計(jì)算靈敏度S=,非線性誤差f2。

圖1-3   應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖

表1-2  半橋測(cè)量時(shí),輸出電壓與加負(fù)載重量值

重量(g)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

電壓(mv)

5

10

16

20

25

32

37

46

51

56


  1. axis([20 200 5 56]);
  2. coords=[20:20:200;5,10,16,20,25,32,37,46,51,56];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=0.28909x+-2'

  26. 傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.289%

  27. 非線性誤差f=1.247%
復(fù)制代碼

五、思考題:

橋路(差動(dòng)電橋)測(cè)量時(shí)存在非線性誤差,是因?yàn)椋海?)電橋測(cè)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)

實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片——全橋性能實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解全橋測(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。

二、基本原理:全橋測(cè)量電路中,將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū),受力方向不同的接入鄰邊,?dāng)應(yīng)變片初始阻值:R1= R2= R3= R4,其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時(shí),其橋路輸出電壓Uo3=。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均得到改善。

三、需用器件和單元:應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、砝碼、數(shù)顯表(主控臺(tái)上電壓表)、±15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表(自備)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

                       圖1-4接線

1、保持單臂、半橋?qū)嶒?yàn)中的Rw3和Rw4的當(dāng)前位置不變。

2、根據(jù)圖1-4接線,實(shí)驗(yàn)方法與半橋?qū)嶒?yàn)相同,全橋測(cè)量電路中,將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū),不同的接入鄰邊,將?shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-3;進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。

表1-3全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值

重量(g)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

電壓(mv)

8

18

28

42

52

58

65

71

81

91


3、根據(jù)表1-3計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S,S=輸出電壓變化量;重量變化量);計(jì)算非線性誤差:f1=F •S×100%,式中為輸出值(多次測(cè)量時(shí)為平均值)與擬合直線的最大偏差,F •S滿量程輸出平均值。

  1. axis([20 200 8 91]);
  2. coords=[20:20:200;8,18,28,42,52,58,65,71,81,91];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=0.44788x+2.1333'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.448%

非線性誤差f=0.604%


實(shí)驗(yàn)四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>比較單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度,得出相應(yīng)的結(jié)論。

二、實(shí)驗(yàn)步驟:根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度,從理論上進(jìn)行分析比較。闡述理由(注意:實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益RW3必須在相同的位置)。

從三個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比來(lái)看,從單臂到半橋再到全橋,靈敏度依次增大,且大致遵循2倍關(guān)系;從理論分析而言,非線性誤差全橋電路<半橋電路<單臂電路。但由于實(shí)驗(yàn)偶然誤差,實(shí)測(cè)全橋電路非線性誤差大于半橋。

實(shí)驗(yàn)七     移相器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解運(yùn)算放大器構(gòu)成的移相電路和它的原理及工作情況。

二、基本原理:圖5為移相電路示意圖,由移相器電路結(jié)構(gòu)圖可求得該電路的閉環(huán)增益G(s)

則               

當(dāng)R1=R2=W1= R4=R5=10K時(shí)有:

  由正切三角函半角公式可得:

從上式可以看出,調(diào)節(jié)電位器W2將產(chǎn)生相應(yīng)的相位變化。

三、需用器件與單元:移相器/相敏檢波器/低通濾波器模塊、音頻振蕩器、雙線(雙蹤)示波器(自備)、直流穩(wěn)壓電源±15V。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

  • 了解移相器原理,即通過(guò)調(diào)節(jié)電位器使交流信號(hào)產(chǎn)生相位的變化。

2、將音頻振蕩器的信號(hào)引入移相器的輸入端(音頻信號(hào)從0˚、LV插口輸出均可),將±15V電源及地線接入移相器模塊,合上主控箱電源。

3、將示波器的兩根線分別接到移相器的輸入和輸出端,調(diào)整示波器,觀察示波器的波形。

4、調(diào)節(jié)移相器上的電位器,觀察兩個(gè)波形間相位的變化。

5、改變音頻振蕩器的頻率,觀察不同頻率的最大移相范圍。

五、思考題:

1、根據(jù)基本原理公式,分析本移相器的工作原理,并解釋所觀察到的現(xiàn)象。

注意事項(xiàng):本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中音頻信號(hào)由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生,所以通過(guò)移相器后波形局部有些畸變,這不是儀器故障。

正確選擇示波器中的“觸發(fā)”形式,以保證雙蹤示波器能看到波形的變化。

答:根據(jù)移相器的電路原理圖,改變Rw,改變RC充放時(shí)間常數(shù),從而改變信號(hào)的相位。

實(shí)驗(yàn)八     相敏檢波器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解相敏檢波器的原理及工作情況。

二、基本原理:相敏檢波器模塊示意圖如下所示,圖中Vi為輸入信號(hào)端,Vo為輸出端,AC為交流參考電壓輸入端,DC為直流參考電壓輸入。有脈沖符號(hào)的兩個(gè)端子為附加觀察端。

三、需用器件與單元:移相器/相敏檢波器/低通濾波器模塊、音頻振蕩器、雙蹤示波器(自備)、直流穩(wěn)壓電源±15V、±2V、轉(zhuǎn)速/頻率表、數(shù)顯電壓表。

四、旋鈕初始位置:轉(zhuǎn)速/頻率表置頻率檔,音頻振蕩器頻率為4KHz左右,幅度置最。鏁r(shí)針到底),直流穩(wěn)壓電源輸出置于±2V檔。

五、實(shí)驗(yàn)步驟:

  • 了解移相器/相敏檢波器/低通濾波器模塊面板上的符號(hào)布局,接入電源±15V及地線。
  • 根據(jù)如下的電路進(jìn)行接線,將音頻振蕩器的信號(hào)0˚ 輸出端和移相器及相敏檢波器輸入端Vi相接,把示波器兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端Vi和輸出端Vo組成一個(gè)測(cè)量線路。

3、將主控臺(tái)電壓選擇撥段開(kāi)關(guān)撥至+2V檔位,改變參考電壓的極性(通過(guò)DC端輸入+2V或者-2V),觀察輸入和輸出波形的相位和幅值關(guān)系。由此可得出結(jié)論,當(dāng)參考電壓為正時(shí),輸入和輸出同相;當(dāng)參考電壓為負(fù)時(shí),輸入和輸出反相。



4、調(diào)整好示波器,調(diào)整音頻振蕩器的幅度旋鈕,示波器輸出電壓為峰-峰值4V,通過(guò)調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波器的電位器,使相敏檢波器的輸出Vo為全波整流波形。


六、思考題:

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以知道相敏檢波器的作用是什么?移相器在實(shí)驗(yàn)線路中的作用是什么?(即參考端輸入波形相位的作用)。

答:相敏檢波器的作用:鑒別調(diào)制信號(hào)相位和選頻作用。

移相器作用:將信號(hào)相位移動(dòng)一個(gè)角度。

實(shí)驗(yàn)十   差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解差動(dòng)變壓器的工作原理和特性。

二、基本原理:差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和兩只次級(jí)線圈及一個(gè)鐵芯組成(鐵芯在可移動(dòng)桿的一端),根據(jù)內(nèi)外層排列不同,有二段式和三段式,本實(shí)驗(yàn)采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器隨著被測(cè)體移動(dòng)時(shí),由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化,促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化,一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加,另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少,將兩只次級(jí)線圈反向串接(同名端連接),就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。

三、需用器件與單元:差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源(音頻振蕩器)、直流電源、萬(wàn)用表。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

  • 根據(jù)圖3-1,將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。


2、在模塊上按照?qǐng)D3-2接線,音頻振蕩器信號(hào)必須從主控箱中的LV端子輸出,調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率,輸出頻率為5~10KHz(可用主控箱的數(shù)顯表的頻率檔fi輸入來(lái)監(jiān)測(cè),實(shí)驗(yàn)中可調(diào)節(jié)頻率使波形不失真)。調(diào)節(jié)幅度使輸出幅度為峰-峰值Vp-p=2V(可用示波器監(jiān)測(cè):X軸為0.2ms/div、Y軸CH1為1V/div、CH2為0.2v/div)。判別初次級(jí)線圈及次級(jí)線圈同名端方法如下:設(shè)任一線圈為初級(jí)線圈(1和2實(shí)驗(yàn)插孔作為初級(jí)線圈),并設(shè)另外兩個(gè)線圈的任一端為同名端,按圖3-2接線。當(dāng)鐵芯左、右移動(dòng)時(shí),觀察示波器中顯示的初級(jí)線圈波形,次級(jí)線圈波形,當(dāng)次級(jí)波形輸出幅值變化很大,基本上能過(guò)零點(diǎn)(即3和4實(shí)驗(yàn)插孔),而且相位與初級(jí)線圈波形(LV音頻信號(hào)Vp-p=2V波形)比較能同相和反相變化,說(shuō)明已連接的初、次級(jí)線圈及同名端是正確的,否則繼續(xù)改變連接再判斷直到正確為止。圖中(1)、(2)、(3)、(4)為模塊中的實(shí)驗(yàn)插孔。)

3、旋動(dòng)測(cè)微頭,使示波器第二通道顯示的波形峰-峰值Vp-p為最小。這時(shí)可以左右位移,假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰疲瑒t另一個(gè)方向位移為負(fù)。從Vp-p最小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭,每隔0.5mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值填入表3-1。再?gòu)腣p-p最小處反向位移做實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,注意左、右位移時(shí),初、次級(jí)波形的相位關(guān)系。

表3-1  差動(dòng)變壓器位移ΔX值與輸出電壓Vp-p數(shù)據(jù)表

X(mm)

− ←

0mm

→ +

1.5

3.0

4.5

6.0

7.5

V(mv)

Vp-p

230


250

265

290

310

335



4、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓大小。根據(jù)表3-1畫(huà)出Vop-p-X曲線,作出量程為±4mm、±6mm靈敏度和非線性誤差。

  1. axis([0 7.5 230 335]);
  2. coords=[0:1.5:7.5;230,250,265,290,310,335];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=13.9048x+227.8571'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=13.905%

非線性誤差f=-0.628%


實(shí)驗(yàn)十二   差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解差動(dòng)變壓器零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償方法。

二、基本原理:由于差動(dòng)變壓器兩只次級(jí)線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱,初級(jí)線圈的縱向排列的不均勻性,二次級(jí)的不均勻、不一致,鐵芯B-H特性的非線性等,因此在鐵芯處于差動(dòng)線圈中間位置時(shí)其輸出電壓并不為零。稱其為零點(diǎn)殘余電壓。

三、需用器件與單元:音頻振蕩器、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器、差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、示波器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、按圖3-2.1接線,音頻信號(hào)源從LV插口輸出,實(shí)驗(yàn)?zāi)KR1、C1、Rw1、Rw2為電橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。

2、用示波器調(diào)整音頻振蕩器輸出為2V峰-峰值。

3、調(diào)整測(cè)微頭,使差動(dòng)放大器輸出電壓最小。

4、依次調(diào)整Rw1、Rw2,使輸出電壓降至最小。

5、觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形,注意與激勵(lì)電壓比較。

6、從示波器上觀察,差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓值(峰-峰值)。(注:這時(shí)的零點(diǎn)殘余電壓經(jīng)放大后的零點(diǎn)殘余電壓=V零點(diǎn)P-P/K,K為放大倍數(shù))

數(shù)據(jù):

從示波器上觀察到的零點(diǎn)殘余電壓值為18.6mV


實(shí)驗(yàn)十六   直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的

位移特性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解霍爾式傳感器原理與應(yīng)用。

二、基本原理:根據(jù)霍爾效應(yīng)、霍爾電勢(shì)UH = KHIB,當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),它就可以進(jìn)行位移測(cè)量。

三、需用器件與單元:霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、霍爾傳感器、直流源±4V、±15V、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝;魻杺鞲衅髋c實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接按圖5-2進(jìn)行。1、3為電源±4V,2、4為輸出。

                     圖5-2   霍爾傳感器位移直流激勵(lì)接線圖

2、開(kāi)啟電源,調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置,再調(diào)節(jié)Rw1(Rw3處于中間位置)使數(shù)顯表指示為零。

3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭向軸向方向推進(jìn),每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm記下一個(gè)讀數(shù),直到讀數(shù)近似不變,將讀數(shù)填入表5-1。

表5-1

X(mm)

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

V(mv)

25.9

34.5

41.3

55.1

60.5

71.5

82.3

88.3

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

3.4

101.9

108.4

119.1

131.4

137.6

152.4

160.0

171.6

186.7

3.6

3.8

4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0

5.2

193.8

208

218

230

249

260

279

293

309

5.4

5.6








331

348









作出V-X曲線,計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。

  1. axis([0.2 5.6 25.9 348]);
  2. coords=[0.2:0.2:5.6;25.9,34.5,41.3,55.1,60.5,71.5,82.3,88.3,101.9,108.4,119.1,131.4,137.6,152.4,160.0,171.6,186.7,193.8,208,218,230,249,260,279,293,309,331,348];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=57.5305x+-0.86349'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=57.531%

非線性誤差f=0.493%

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:是實(shí)際的輸入輸出與擬合的理想的直線的偏離程度的變化,當(dāng)X不同的時(shí)候,實(shí)際的輸出值與根據(jù)擬合直線得到的數(shù)值的偏離值是不相同的。


實(shí)驗(yàn)十七   交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的

位移特性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解交流激勵(lì)時(shí)霍爾片的特性

二、基本原理:交流激勵(lì)時(shí)霍爾元件與直流激勵(lì)一樣,基本工作原理相同,不同之處是測(cè)量電路。

三、需用器件與單元:在“直流霍爾傳感器位移特性”基礎(chǔ)上加移相/相敏檢波/低通濾波模塊、雙線示波器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

  •         傳感器安裝同“直流激勵(lì)時(shí)的實(shí)驗(yàn)安裝”,實(shí)驗(yàn)?zāi)K上連線見(jiàn)下圖。

2、調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率和幅度旋鈕,從LV輸出用示波器測(cè)量,使輸出為1KHz、峰-峰值為4V,引入電路中(激勵(lì)電壓從音頻輸出端Lv輸出頻率1KHz,幅值為4V峰-峰值,注意頻率過(guò)大會(huì)燒壞霍爾元件)。

3、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)較大的位移(此時(shí)Rw3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最大位置),利用示波器觀察相敏檢波器輸出(此時(shí)示波器檔位時(shí)間軸為0.2ms,電壓軸為0.2V),旋轉(zhuǎn)移相單元電位器Rw和相敏檢波電位器Rw,使示波器顯示全波整流波形。此時(shí)固定移相單元電位器Rw和相敏檢波電位器Rw,保持電位器位置不變。

4、調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾傳感器處于傳感器中間位移部分,先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢(shì)為最。聪嗝魴z波輸出接近一條直線)。

5、然后從電壓數(shù)顯表上觀察,調(diào)節(jié)電位器Rw1、Rw2使顯示為零,然后旋動(dòng)測(cè)微頭,記下每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm時(shí)表頭讀數(shù),填入表5-2。

表5-2  交流激勵(lì)時(shí)輸出電壓和位移數(shù)據(jù)

X(mm)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

V(mv)

-726

-646

-565

-484

-410

-328

-252

-173

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

3.4

-98

-21

56

135

218

294

374

458

545

3.6

3.8

4.0







616

687

753








6、根據(jù)表5-2作出V-X曲線,計(jì)算不同量程時(shí)的非線性誤差。

  1. axis([0.2 4.0 -726 753]);
  2. coords=[0.2:0.2:4.0;-726,-646,-565,-484,-410,-328,-252,-173,-98,-21,56,135,218,294,374,458,545,616,687,753];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=392.0038x+-801.5579'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=392.004%

非線性誤差f=0.754%


實(shí)驗(yàn)十八   霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)*

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解霍爾轉(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 = KHIB,當(dāng)被測(cè)圓盤(pán)上裝上N只磁性體時(shí),圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周,磁場(chǎng)就變化N次,霍爾電勢(shì)相應(yīng)變化N次,輸出電勢(shì)通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)量被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速=60*頻率/12)

三、需用器件與單元:霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V、轉(zhuǎn)動(dòng)源單元、數(shù)顯單元的轉(zhuǎn)速顯示部分。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、根據(jù)圖5-4,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上,探頭對(duì)準(zhǔn)反射面的磁鋼。

2、將直流源加于霍爾元件電源輸入端。紅(+)接+5V,黑(┴)接地。

3、將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端(藍(lán))插入數(shù)顯單元Fi端。

4、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的2-24V轉(zhuǎn)速電源引到轉(zhuǎn)動(dòng)源的2-24V插孔。

5、將數(shù)顯單元上的轉(zhuǎn)速/頻率表波段開(kāi)關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔,此時(shí)數(shù)顯表指示轉(zhuǎn)速。

6、調(diào)節(jié)電壓使轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化。觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。

電壓(V)

4

5

8

10

15

20

轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)

0

544

930

1245

1810

2264


由以上數(shù)據(jù)可得:電壓的值越大,電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。

五、思考題:

1、利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速,在測(cè)量上是否有限制?

答:有,測(cè)量速度不能過(guò)慢,因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過(guò)長(zhǎng),大于讀取脈沖信號(hào)的電路的工作周期,就會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤

2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了十二只磁鋼,能否用一只磁鋼,二者有什么區(qū)別呢?

答:如果霍爾是單極的,可以只用一只磁鋼,但可靠性和精度會(huì)差一點(diǎn);如果霍爾是雙極的,那么必須要有一組分別為n/s極的磁鋼去開(kāi)啟關(guān)斷它,那么至少要兩只磁鋼。

實(shí)驗(yàn)二十一 電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。

二、基本原理:通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí),因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗,而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān),因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。

三、需用器件與單元:電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元(主控臺(tái)電壓表)、測(cè)微頭、鐵圓片。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、根據(jù)圖8-1安裝電渦流傳感器。

2、觀察傳感器結(jié)構(gòu),這是一個(gè)扁平繞線圈。

3、將電渦流傳感器輸出線接入模塊上標(biāo)有Ti的插孔中,作為振蕩器的一個(gè)原件。

4、在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片,作為電渦流傳感器的被測(cè)體。

5、將實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出端Vo與數(shù)顯單元輸入端Vi相接。數(shù)顯表量程切換開(kāi)關(guān)選擇電壓20V檔。

6、用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入+15V直流電源到模塊上標(biāo)有+15V的插孔中,同時(shí)主控臺(tái)的“地”與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的“地”相連。

7、使測(cè)微頭與傳感器線圈端部有機(jī)玻璃平面接觸,開(kāi)啟主控箱電源開(kāi)關(guān)(數(shù)顯表讀數(shù)能調(diào)到零的使接觸時(shí)數(shù)顯表讀數(shù)為零且剛要開(kāi)始變化),記下數(shù)顯表讀數(shù),然后每隔0.2mm(或0.5mm)讀一個(gè)數(shù),直到輸出幾乎不變?yōu)橹。將結(jié)果列入表8-1。

  表8-1  電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)

X(mm)

10.5

11.5

12.5

13.5

14.5

15.5

16.5

17.5

18.5

19.5

V(v)

0.65

2.00

3.30

4.60

5.60

6.32

6.80

7.40

7.66

7.9


8、根據(jù)表8-1數(shù)據(jù),畫(huà)出V-X曲線,根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn),試計(jì)算量程為1mm、3mm、5mm時(shí)的靈敏度和線性度(可以用端基法或其它擬合直線)。

  1. axis([10.5 19.5 0.65 7.9]);
  2. coords=[10.5:1:19.5;0.65,2.0,3.3,4.6,5.6,6.32,6.8,7.4,7.66,7.9];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=0.80418x+-6.8397'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.804%

非線性誤差f=0.340%


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(cè)量±5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器?

答:金屬導(dǎo)體的電阻率,厚度,線圈的勵(lì)磁電流角頻率以及線圈與金屬塊之間的距離

  •         用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí),如何根據(jù)使用量程選用傳感器?

答:可以通過(guò)貼金屬片等方式進(jìn)行測(cè)量


實(shí)驗(yàn)二十二 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器的

特性影響實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解不同的被測(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器性能的影響。

二、基本原理:渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān),因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。

三、需用器件與單元:除與“電渦流位移特性實(shí)驗(yàn)”相同外,另加銅和鋁的被測(cè)體小圓片。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、傳感器安裝同“電渦流位移特性實(shí)驗(yàn)”傳感器的安裝。

2、將原鐵圓片換成鋁和銅圓片。

3、重復(fù)“電渦流位移特性實(shí)驗(yàn)”步驟,進(jìn)行被測(cè)體為鋁圓片和銅圓片時(shí)的位移特性測(cè)試,分別記入表8-2和表8-3。

表8-2  被測(cè)體為鋁圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)

X(mm)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

V(v)

0.44

0.96

1.55

2.14

2.80

4.21

5.32

6.52

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

7.42

8.28

9.19

10.03

10.69

11.20

11.61

11.69

11.72

9.0

9.5








11.73

11.74









表8-3   被測(cè)體為銅圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)

X(mm)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

V(v)

2.38

4.07

6.03

8.38

11.02

11.73

11.78

11.81

4.5

5.0

5.5

6.0






11.83

11.84

11.86

11.86







4、根據(jù)表8-2和表8-3分別計(jì)算量程為1mm和3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差(線性度)。

被測(cè)體為鋁圓片
  1. axis([0.5 9.5 0.44 11.74]);
  2. coords=[0.5:0.5:9.5;0.44,0.96,1.55,2.14,2.80,4.21,5.32,6.52,7.42,8.28,9.19,10.03,10.69,11.20,11.61,11.69,11.72,11.73,11.74];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪÂÁµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);
  24. ans =
  25.     'y=1.45x+0.078246'
復(fù)制代碼
傳感器的系數(shù)靈敏度S=1.450%
非線性誤差f=0.152%

被測(cè)體為圓片
  1. axis([0.5 6.0 2.38 11.86]);
  2. coords=[0.5:0.5:6.0;2.38,4.07,6.03,8.38,11.02,11.73,11.78,11.81,11.83,11.84,11.86,11.86];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=1.6415x+4.2144'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=1.641%

非線性誤差f=-0.019%

5、比較實(shí)驗(yàn)二十三和本實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果,并進(jìn)行小結(jié)。

傳感器的特性是和物體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率有關(guān)的,由于被測(cè)物體的靈敏度鐵>銅>鋁,故而可以得到磁導(dǎo)率越低的材料,傳感器的靈敏度越高。


實(shí)驗(yàn)二十三 被測(cè)體面積大小對(duì)電渦流傳感器的

特性影響實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>了解電渦流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中其位移特性與被測(cè)體的形狀和尺寸有關(guān)。

二、基本原理:電渦流傳感器在實(shí)際應(yīng)用中,由于被測(cè)體的形狀、大小不同會(huì)導(dǎo)致被測(cè)體上渦流效應(yīng)的不充分,會(huì)減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng),因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性,所以在實(shí)際測(cè)量中,往往必須針對(duì)具體的被測(cè)體進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。

三、需用器件與單元:直流源、電渦流傳感器、測(cè)微頭、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、不同面積的鋁被測(cè)體、數(shù)顯單元。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、傳感器安裝與前面靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)相同。

2、按照測(cè)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)要求連接好測(cè)量線路。

3、在測(cè)微頭上分別用兩種不同的被測(cè)鋁(小圓片、小圓柱體)進(jìn)行電渦流位移特性測(cè)定,分別記入表8-5。。

表8-5  不同尺寸時(shí)的被測(cè)體特性數(shù)據(jù)

X(mm)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

鋁片

4.31

6.62

9.19

11.68

11.78

11.82

11.84

11.86

鋁柱

6.37

9.45

11.67

11.76

11.80

11.82

11.84

11.85

4.5

5.0








11.87

11.87








11.85










4、根據(jù)表8-5數(shù)據(jù)計(jì)算目前范圍內(nèi)兩種被測(cè)體:被測(cè)體1、2的靈敏度,并說(shuō)明理由。

鋁片:

  1. axis([0.5 5.0 4.31 11.87]);
  2. coords=[0.5:0.5:5;4.31,6.62,9.19,11.68,11.78,11.82,11.84,11.86,11.87,11.87];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=1.4383x+6.3287'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=1.438%

非線性誤差f=-0.288%


鋁柱:

  1. axis([0.5 4.5 4.31 11.85]);
  2. coords=[0.5:0.5:4.5;6.37,9.45,11.67,11.76,11.80,11.82,11.84,11.85,11.85];
  3. grid;
  4. hold;
  5. plot(coords(1,:),coords(2,:),'*');
  6. x=coords(1,:)
  7. y=coords(2,:)'
  8. b=size(coords);
  9. c=ones(1,b(2));
  10. MT=[c;x];
  11. M=MT';
  12. f=inv(MT*M)*MT*y
  13. ['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]
  14. x=-max(x):0.01:max(x);
  15. y=f(1)+f(2)*x;
  16. mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y));
  17. fprintf('´«¸ÐÆ÷µÄϵÊýÁéÃô¶ÈS=%5.3f%%\n',abs(f(2)));
  18. fprintf('·ÇÏßÐÔÎó²îf=%5.3f%%\n',mistake);
  19. plot(x,y);
  20. xlabel('x/mm');
  21. ylabel('V/v');
  22. title('µçÎÐÁ÷´«¸ÐÆ÷±»²âÎïÌåΪͭµÄÐÔÄÜ');
  23. legend(['y=',num2str(f(2)),'x+',num2str(f(1))]);

  24. ans =

  25.     'y=0.984x+8.4744'
復(fù)制代碼

傳感器的系數(shù)靈敏度S=0.984%

非線性誤差f=-0.949%

              通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,由于探頭線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍是一定的,當(dāng)被測(cè)物體為圓柱且探頭中心線與軸心線正交時(shí),被測(cè)軸直徑小會(huì)導(dǎo)致傳感器的靈敏度下降,被測(cè)體表面越小,靈敏感下降越多。所以鋁片的靈敏度大于鋁柱的靈敏度。



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實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)-簡(jiǎn)化版.doc (12.62 MB, 下載次數(shù): 32)





作者: 生夏如花s    時(shí)間: 2019-4-29 00:10
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