傳感器與自動檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.

1、傳感器與自動檢測技術(shù)驗(yàn)指導(dǎo)書張毅李學(xué)勤編著重慶郵電學(xué)院自動化學(xué)院2004年9月C SY- 2 0 00型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀介紹 1實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片測力實(shí)驗(yàn)（單臂單橋） 3實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片測力實(shí)驗(yàn)（交流全橋）6實(shí)驗(yàn)三差動式電容傳感器實(shí)驗(yàn) 9實(shí)驗(yàn)四熱敏電阻測溫實(shí)驗(yàn)1 2實(shí)驗(yàn)五差動變壓器性能測試.14實(shí)驗(yàn)六霍爾傳感器的特性研究 17實(shí)驗(yàn)七光纖位移傳感器實(shí)驗(yàn) 21CSY-2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀介紹本儀器是專為傳感器與自動檢測技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)而設(shè)計的，系統(tǒng)包括差動變 壓器、電渦流位移傳感器、霍爾式傳感器、熱電偶、電容式傳感器、熱敏電阻、光纖 傳感器、壓阻式壓力傳感器、壓電加速度計、壓變式傳感器、

2、PN結(jié)溫度傳感器、磁電式傳感器等傳感器件，以及低頻振蕩器、音頻震蕩器、差動放大器、相敏檢波器、 移相器、低通濾波器、渦流變換器等信號和變換器件，可根據(jù)需要自行組織大量的相 關(guān)實(shí)驗(yàn)。為了更好地使用本儀器，必須對實(shí)驗(yàn)中使用涉及到的傳感器、處理電路、激勵源 有一定了解，并對儀器本身結(jié)構(gòu)、功能有明確認(rèn)識，做到心中有數(shù)。在儀器使用過程中有以下注意事項：1、必須在確保接線正確無誤后才能開啟電源。2、迭插式插頭使用中應(yīng)注意避免拉扯，防止插頭折斷。3、對從各電源、振蕩器引出的線應(yīng)特別注意，防止它們通過機(jī)殼造成短路，并 禁止將這些引出線到處亂插，否則很可能引起一起損壞。4、使用激振器時注意低頻振蕩器的激勵信號不

3、要開得太大，尤其是在梁的自振 頻率附近，以免梁振幅過大或發(fā)生共振，引起損壞。5、盡管各電路單元都有保護(hù)措施，但也應(yīng)避免長時間的短路。6、儀器使用完畢后，應(yīng)將雙平行梁用附件支撐好，并將實(shí)驗(yàn)臺上不用的附件撤 去。7、 本儀器如作為穩(wěn)壓電源使用時，土15V和0 10V兩組電源的輸出電流之和 不能超過1.5A，否則內(nèi)部保護(hù)電路將起作用，電源將不再穩(wěn)定。8、音頻振蕩器接小于100 Q的低阻負(fù)載時，應(yīng)從 LV插口輸出，不能從另外兩個 電壓輸出插口輸出。9、本儀器應(yīng)與電網(wǎng)地線可靠連接，不能只用兩根線供電，否則將會有嚴(yán)重的干 擾，對人身也不安全。實(shí)驗(yàn)臺簡介：雙平行振動梁的自由端及振動圓盤下面各裝有磁鋼，通過各

4、自測微頭或激振線圈接入低頻激振器可做靜態(tài)或動態(tài)測量。變梁：應(yīng)變梁采用不銹鋼片，雙梁結(jié)構(gòu)端部有較好的線性位移。一、傳感器1、 金屬應(yīng)變式傳感器 鉑式應(yīng)變電阻值：350QX4溫度補(bǔ)償片2。2、熱電偶（熱電式）傳感器直流電阻：10Q左右，由兩個銅一康銅熱電偶串接而成，分度號為T,冷端溫度為環(huán)境溫度。3、差動變壓器量程：5mm直流電阻：5Q- 10Q由一個初級、二個次級線圈繞制而成的透明空心線圈，鐵芯 為軟磁鐵氧體，暗電阻 0.1mQo4、電渦流位移傳感器：量程：3mm，直流電阻:1 Q- 2Q,多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬渦流片組成。5、霍爾式傳感器日本JVC公司生產(chǎn)的線性半導(dǎo)體霍爾片，它置于環(huán)形

5、磁鋼構(gòu)成的梯度磁場中，量程：3mm。6、磁電式傳感器直流電阻：30Q- 40Q，由線圈和鐵芯組成，靈敏度：0.5v/m/s。7、壓電加速度傳感器PZT-5雙壓電晶片和銅質(zhì)量塊構(gòu)成。諧振頻率：-35KHz。8電容式傳感器量程：i5mm，由兩組定片和一組動片組成的差動變面積式電容傳感器。9、壓阻式壓力傳感器量程：15Kpa，供電：W4V, MPS壓阻式壓力傳感器。10、光纖傳感器光纖、發(fā)射、接收電路組成的導(dǎo)光型傳感器，線性范圍：mm，紅外線發(fā)射、接收，2X60股 丫形、半圓分布。11、PN結(jié)溫度傳感器利用半導(dǎo)體PN結(jié)良好的線性溫度電壓特性制成的測溫傳感器，靈敏度：-2mV/ Co12、熱敏電阻半導(dǎo)

6、體熱敏電阻 NTC :溫度系統(tǒng)為負(fù)，25C時為10K Qo13、氣敏傳感器TP-3 :酒精 測量范圍：502000ppm。14、濕敏電阻高分子薄膜電阻型：RH:幾MQ幾KQ ,響應(yīng)時間：吸濕、脫濕小于10秒。濕度系數(shù)：0.5 RH%廠C, 測量范圍：10%R11-95%RH，工作溫度：0C -50 C。15、光電傳感器由光耦、達(dá)林頓輸出及整形電路組成，nw2400r/min。二、信號及變換：電橋：用于組成應(yīng)變電橋，提供組橋插座，標(biāo)準(zhǔn)電阻和交，直流調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。差動放大器：通頻帶0-10kHz，可接成同相，反相，差動輸入結(jié)構(gòu)，增益為1-100倍的直流放大器。電容變換器：由高頻振蕩，放大和雙T電橋組

7、成的處理電路。電壓放大器：增益約為 5倍，同相輸入，通頻帶 0-10KHZ移相器：允許最大輸入電壓 10Vp-p，移相范圍 20（ 50kHz時）相敏檢波器：可檢波電壓頻率0-10kHz，允許最大輸入電壓10Vp-p，極性翻轉(zhuǎn)整形電路與電子開關(guān)構(gòu)成的檢波電路。電荷放大器：電容反饋型放大器，用于放大壓電傳感器的輸出信號。低通濾波器：由50Hz陷波器和RC濾波器組成，轉(zhuǎn)折頻率 35Hz。渦流變換器：輸出電壓1 8 I V （探頭離開被測物）。變頻式調(diào)幅變換電路， 傳感器線圈是振蕩電路中的電感 元件。光電變換座：由紅外發(fā)射、接收管組成。三二套顯示儀表數(shù)字式電壓/頻率表：3位半顯示，電壓范圍 0 20

8、0V、020V，頻率范圍 3Hz2KHz、10Hz20KHz。指針式毫伏表：分 500mV、50mV、5mV三檔，精度 2.5%。四二種振蕩器音頻振蕩器：0.4KHZ 10KHz輸出連續(xù)可調(diào)，V-p-p值20V ,0 180反相輸出，Lv端最大功率輸出電流 0.5A。低頻振蕩器：1 30Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值20V，最大輸出電流0.5A，Vi端可提供用做電流放大器。五二套懸臂梁、測微頭雙平行式懸臂梁二副（其中一副為應(yīng)變梁，另一副裝在內(nèi)部與振動圓盤相連），梁端裝有永久磁鋼、激振線圈和可拆卸式螺旋測微頭，可進(jìn)行壓力位移與振動實(shí)驗(yàn)。六電加熱器二組由電熱絲組成，加熱時可獲得高于環(huán)境溫度30 C左

9、右的升溫。七測速電機(jī)一組由可調(diào)的低噪聲高速軸流風(fēng)扇組成，與光電、光纖、渦流傳感器配合進(jìn)行測速實(shí)驗(yàn)。八二組穩(wěn)壓電穩(wěn)直流5V，主要提供高性能低文波小數(shù)溫度實(shí)驗(yàn)時的加熱電源，最大激勵1.5A。!v+10v五檔輸出，最大輸出電流1A。提供直流激勵源。31實(shí)驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片測力實(shí)驗(yàn)（單臂單橋）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、從理論上了解金屬箔式應(yīng)變片的平衡電橋直流單臂橋的工作原理和工作情 況。2、了解金屬箔式應(yīng)變片的實(shí)際應(yīng)用一測力。二、實(shí)驗(yàn)器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動放大器、稱重傳感器、電壓表、砝碼三、實(shí)驗(yàn)原理1、金屬箔式應(yīng)變片可以把應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化

10、，如果應(yīng)變是由外力引 起的，則電阻變化反映了外力的變化。2、為了顯示和記錄應(yīng)變的大小，就必須將電阻的變化通過測量電橋電路轉(zhuǎn)化為 電壓或電流的變化。3、測量電橋主要有平衡電橋和不平衡電橋兩種，前者常用直流供電，并且在測試前和測試時需要兩次平衡，一般用于靜態(tài)應(yīng)變測量；后者是利用電橋輸出 電流或電壓與電橋各參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行工作的，可滿足動態(tài)應(yīng)變的測量需要。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察整個傳感實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)。2、在確保線路正確接好之后才能開啟電源。3、旋鈕初始位置為直流穩(wěn)壓電源土 2V檔，電壓表2V檔。4、將差動放大器調(diào)零。差動放大器調(diào)零方法：用實(shí)驗(yàn)線將差動放大器的正負(fù)輸入端和 地端連接起來，將增益順時針調(diào)到最

11、大位置，然后將差動放大器輸 出端接到電壓表的輸入插口，打開電源，調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋 鈕使電壓表的示數(shù)為零。5、差動放大器調(diào)零后，關(guān)閉電源，拆除接線，差動放大器增益置中。6、根據(jù)圖1所示的電路結(jié)構(gòu)，利用電橋單元上的接線插孔和調(diào)零網(wǎng)絡(luò)連接好測量線路（差動放大器接成同相或反相均可）。7、裝上傳感器稱重托盤。8、 將直流穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換到土 4V檔，預(yù)熱數(shù)分鐘，調(diào)整電橋平衡電位器使電壓表 示數(shù)為零。9、 為保證實(shí)驗(yàn)中輸出指示不溢出，可先將10只20克的砝碼全部放到托盤上， 如果指示溢出，適當(dāng)減小差動放大器增益直至不溢出。10、在傳感器托盤上放上一只砝碼，記下此時的電壓數(shù)值，然后每增加一個砝碼記下一個數(shù)

12、值，根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度S,并作出V-W關(guān)系曲線。VS, v為電壓變化率， w為相應(yīng)的重量變化率。aw五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理W（ g）V (v)六、注意事項1、電橋上端虛線表示的四個電阻實(shí)際并不存在，僅作為一個標(biāo)記供學(xué)生參考。2、為確保實(shí)驗(yàn)中輸出指示不溢出，可先將砝碼加到最大重量，如果溢出則適當(dāng) 減小差動放大器的增益。3、在做此實(shí)驗(yàn)時，低頻振蕩器的幅度關(guān)到最小，以減小它對直流電橋的影響。七、問題與思考1、本實(shí)驗(yàn)電路對直流穩(wěn)壓電源有什么要求？對差動放大器有什么要求？2、根據(jù)圖2的差動放大原理圖，分析其工作原理，說明它既能做差動放大，又 能做同相或反相放大器的原理。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片測力實(shí)驗(yàn)（

13、交流全橋）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、交流供電的不平衡電橋的工作原理和工作情況。2、了解交流供電的四臂電橋的原理和工作情況。3、了解交流供電的金屬箔式應(yīng)變片的實(shí)際應(yīng)用一測力。二、實(shí)驗(yàn)器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有：音頻振蕩器、電橋、差動放大器、移相器、低通濾波器、電壓表、砝碼三、實(shí)驗(yàn)原理4、金屬箔式應(yīng)變片可以把應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，如果應(yīng)變是由外力引 起的，則電阻變化反映了外力的變化。5、為了顯示和記錄應(yīng)變的大小，就必須將電阻的變化通過測量電橋電路轉(zhuǎn)化為 電壓或電流的變化。6、測量電橋主要有平衡電橋和不平衡電橋兩種，前者常用直流供電，并且在測試前和測試時需要兩次平衡，一

14、般用于靜態(tài)應(yīng)變測量；后者是利用電橋輸出 電流或電壓與電橋各參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行工作的，可滿足動態(tài)應(yīng)變的測量需要。7、為了補(bǔ)償電橋電路的非線性誤差，可以采用差動電橋的方法，差動電橋分為 半橋差動和全橋差動，在全橋差動的情況下，電橋的電壓靈敏度比單臂電橋 的靈敏度提高了四倍，并且還能起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，因此全橋差動電路?到了廣泛的應(yīng)用。8、本實(shí)驗(yàn)中就是采用交流差動全橋，其原理圖如圖9、全橋差動電路的輸出電壓為:=U, -U 2 =URi1所示。Ri + AR4uoR2-AR?Ri圖1交流差動全橋I R4+ AR4R3- AR3u四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將差動放大器調(diào)零，方法見實(shí)驗(yàn)一。圖中，R1R4為應(yīng)變片，

15、W1、W2、C、r為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)，電橋激勵必須從LV插口輸出。3、調(diào)好移相器。方法是將音頻振蕩器的信號引入移相器的輸入端（音頻信號從0?；?80 輸出均可），然后將示波器的兩根輸入線分別接到移相器的輸入端和輸出端，調(diào) 整示波器，觀察示波器的波形。旋轉(zhuǎn)移相器上的旋鈕，觀察兩個波形間的相位的 變化，使信號與輸入相同。4、在傳感器上加上砝碼進(jìn)行標(biāo)定，并記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)。5、在傳感器上加上一個重量未知的重物，記下電壓表的讀數(shù)。6、根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，得出重物的重量。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1、梁標(biāo)定數(shù)據(jù)W（ g）V (v)2、傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)W（ g）V（ v）3、 重物在梁端時的電壓表讀數(shù)為（），重物在傳感器上的電壓

16、表讀數(shù)為（）。4、 根據(jù)數(shù)據(jù)，得出重物的重量為（）六、注意事項4、砝碼應(yīng)該放在梁端的磁鐵上。5、在懸臂梁系統(tǒng)的自由端部不能與外界碰擦。七、問題與思考如果將該交流全橋作為電子秤的方案投入實(shí)際的應(yīng)用，你認(rèn)為還有哪些部分需要 改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)三差動式電容傳感器實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動式電容傳感器的原理5、了解差動式電容傳感器的特性6、通過實(shí)驗(yàn)計算出系統(tǒng)的靈敏度、實(shí)驗(yàn)器材1、CSY2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有: 電容傳感器、差動放大器、低通濾波器、V/F表、激振器2、示波器三、實(shí)驗(yàn)原理圖1 ：直線位移電容傳感器原理電容傳感器是以電容為傳 感元件，將被測物理量變化轉(zhuǎn)變 為電容量變化進(jìn)行

17、測量的，平板 電容器的電容為：AAC =d d式中，A為極板面積，；為 極板間介電系數(shù)，?為相對介電 系數(shù)，為真空介電系數(shù)（常 數(shù)），d為極板間距離，由上式 可知，；r、A、d發(fā)生變化就會引起電容變化。變面積式電容傳感器就是利用極板面積A的變化進(jìn)行位移變化測量的。圖1為直線位移電容傳感器原理。當(dāng)動極板移動AX后，面積A就改變，電容也發(fā)生改變，值為:CX -Ax從而電容的變化值為：C =Cx -C0 = -c0 靈敏度為：SC；b由此可見，變面積電容式傳感器的輸出特性是線性的，其靈敏度為常數(shù)，增大極 板邊長，減小極板間隙可以提高靈敏度，為了避免邊沿電場影響其線性特性，極板另一邊長度不宜過小。四、

18、實(shí)驗(yàn)步驟1、差動放大器調(diào)零。2、實(shí)驗(yàn)接線圖如圖2所示。plf-電容+-V放大器1圖2實(shí)驗(yàn)接線圖3、 差動放大器增益旋鈕置于中間，V/F表打到2V，調(diào)節(jié)測微頭，使輸出為零。4、旋動測微頭，每次 0.5mm，記下此時測微頭的讀數(shù)以及電壓表的讀數(shù)，直到 電容動片與上(或下)靜片覆蓋面積最大為止。5、 退回測微頭至初始位置，并開始以反方向旋動，重復(fù)上述步驟4,并記下測微頭的讀數(shù)以及電壓表的讀數(shù)X (mm)和V (mV)。AC6、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)的靈敏度Sn，并作出V-X曲線。也X7、卸下測微頭，斷開電壓表，接通激振器，用示波器觀察輸出波形。五、數(shù)據(jù)記錄和處理1、第一組V-X數(shù)據(jù)X（ mm）V（

19、mV）2、第二組V-X數(shù)據(jù)X（ mm）V（ mV）3、作出V-X曲線4、計算靈敏度Sn （自行設(shè)計表格并計算）實(shí)驗(yàn)四熱敏電阻測溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解NTC熱敏電阻的熱敏現(xiàn)象，即觀察其電阻值隨溫度的變化情況。2、了解熱敏電阻的類別、特性和主要參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有：加熱器、熱敏電阻、直流穩(wěn)壓電源、電壓表三、實(shí)驗(yàn)原理1、熱敏電阻分類及主要用途熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，因此分為PTC熱敏電阻（正溫度系數(shù)）和 NTC熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）。PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，常用于恒溫加熱控制或溫度開關(guān)，也可用于彩電中自動消磁元件，功率型PTC

20、也可作為發(fā)熱元件使用，緩變型PTC則用于溫度補(bǔ)償或溫度測量。NTC熱敏電阻的測量范圍通常較寬，在-50C -+300 C,主要用于溫度測量，在點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場等測量中得到日益廣泛的應(yīng)用，同時也廣泛用于自動控制 和電子線路的熱補(bǔ)償線路中，具有體積小，重量輕，熱慣性小，工作壽命長，價格便 宜等優(yōu)點(diǎn)，并且本身電阻值大，可忽略引線長度帶來的誤差，適用于遠(yuǎn)距離傳輸。其 缺點(diǎn)主要是非線性大，穩(wěn)定性差，有老化現(xiàn)象，誤差較大，一致性差等，一般只用于 低精度的溫度測量。2、熱敏電阻的特性和參數(shù)熱敏電阻的主要特性包括：電阻 -溫度特性、伏-安特性和安-時特性，主要參數(shù)包括標(biāo)稱電阻值、電阻溫度系數(shù)（熱敏電

21、阻的溫度變化1C時電阻值的變化率）、耗散系數(shù)、熱容量、能量靈敏度和時間常數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)接線圖如圖1所示。2、將電壓表置于2V檔。3、按照圖1接線，調(diào)整W1，使電壓表指示為100mV左右。4、將-15V電源接入加熱器，觀察電壓表的讀數(shù)變化，電壓表的輸入電壓為:ViWilRt (WlH Wil)五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，當(dāng)溫度（）時，Rt阻值（），Vi則（實(shí)驗(yàn)五差動變壓器性能測試、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解差動變壓器的原理。2、了解差動變壓器的工作情況。3、了解差動變壓器的零點(diǎn)殘余電壓的現(xiàn)象。4、作出V-X曲線，了解輸出電壓的相位變化，求出差動變壓器的靈敏度。、實(shí)驗(yàn)器材1、CSY2000

22、型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀，本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有：音頻振蕩器、測 微頭2、示波器3、有關(guān)旋鈕的初始位置:音頻振湯器：4KHz雙蹤示波器：第一通道靈敏度為500mV/cm ;第一通道靈敏度為10mV/cm，第一通道觸發(fā)。三、實(shí)驗(yàn)原理差動變壓器是一種電感傳感器，把被測位移量轉(zhuǎn)換為互感變化，使次級線圈感應(yīng) 電壓發(fā)生相應(yīng)變化從而進(jìn)行測量。圖1差動變壓器電器連接圖差動變壓器的電氣連接圖如圖1所示，次級線圈Si和S2反極性串聯(lián)，當(dāng)初級 線圈P加上一定交流電壓 Ep時，次級線圈 產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當(dāng)鐵芯處在中心位置時， 輸出電壓Es理論上為0,實(shí)際上則存在零 點(diǎn)殘余電壓Eo,隨著鐵芯位置偏離中心，Es逐漸增大，且在鐵

23、芯向上或向下運(yùn)動時，Es的相位變化180四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照圖2接線，注意，音頻震蕩器必須從LV接出。實(shí)驗(yàn)接線圖2、調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕，使音頻LV信號輸入到初級線圈的電壓為2Vp-p（ 2V峰-峰值）。3、旋動測微頭，從示波器上讀出次級輸出電壓的峰峰電壓值，記錄數(shù)據(jù)，并注 意初級和次級波形的相位關(guān)系。4、測試零點(diǎn)殘余電壓，首先仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭，使次級的差動輸出電壓為最小，必要時將通道二的靈敏度打到較高檔，如2mV/cm，測出的這個最小電壓即為零點(diǎn)殘余電壓，并記錄其大小和相位。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、位移與輸出電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)位移（mm）電壓（mV）2、 當(dāng)鐵芯從上至下時，相位由（）相變?yōu)椋?/p>

24、）相。），因3、零點(diǎn)殘余電壓大小為（），它與輸入電壓的相位差約為（此是（）正交分量。4、根據(jù)所測試的結(jié)果，作出電壓 -位移曲線，并指出線性工作的范圍。AV5、 差動變壓器的靈敏度為：S=-進(jìn)一步說，由于靈敏度還與激勵電壓有關(guān)，因此：X /%根據(jù)公式，計算靈敏度。六、注意事項1、差動變壓器的激勵源必須從音頻振蕩器的電流輸出口（ LV插口）輸出。2、差動變壓器的兩個次級線圈必須接成差動形式，即同名端相連（可通過信號 相位有否變化判別）3、差動變壓器與示波器的連線應(yīng)盡量短，以使干擾盡量小。B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，a為電子運(yùn)動方向與實(shí)驗(yàn)六霍爾傳感器的特性研究、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解霍爾傳感器的原理2、了解霍爾傳感器

25、的特性3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出霍爾傳感器的靈敏度。、實(shí)驗(yàn)器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀。本實(shí)驗(yàn)使用部件及單元有：霍爾片、磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器、電壓表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭Z_-、八亠厶亠r、. Ent有關(guān)旋鈕位置：1、差動放大器增益旋鈕打到最小;2、電壓表置于2V檔;3、直流穩(wěn)壓電源置于 2V檔。三、實(shí)驗(yàn)原理霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的基礎(chǔ)，其工作原 理如圖1所示。圖中為一塊長為 L,寬為b，厚度為h 的N型半導(dǎo)體薄片，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的 外磁場中，當(dāng)沿長方向通以電流 I時，半導(dǎo) 體中的電子受到洛侖茲力 Fl的作用，F(xiàn)l = -evBs in：其中e為電子電量，v為電子運(yùn)動速度，磁場方向之

26、間的夾角。在力Fl的作用下，電子被推向半導(dǎo)體的一側(cè),并在該側(cè)面積累負(fù)電荷,而在另面積累正電荷，這樣在基片的兩側(cè)面就建立起靜電場用：Eh，電子又受到靜電力Fh的作Fh = - eEi當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時，有:(2)(3)當(dāng)電子運(yùn)動方向與磁場方向相互垂直時，有sin : = 1，因此:evBsin ： - eEHEh = vB因?yàn)榛魻栯妱轂?Eh，則EH/b=VH, Vh為霍爾電壓，因此:VH =bEH =bvB（ 4）通過薄片的電流I與片中載流子的濃度 n、運(yùn)動速度v和薄片的橫切面積 bd的關(guān)系為：(5)(6)I = nevbd霍爾電壓Vh為:IBIBRhSh IBnedd上式中：Rh1，為霍爾常數(shù)

27、，ShRH為霍爾靈敏度。 ned霍爾常數(shù)是由材料的性質(zhì)決定的常數(shù)，任何載流子遷移率不等于零的材料，在一定條件下都能產(chǎn)生霍爾電勢。通過測量霍爾電勢的輸出即可得到測量結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 首先必須特別注意，激勵電壓必須三2V，否則霍爾片容易損壞。2、差動放大器調(diào)零，方法見實(shí)驗(yàn)一。3、 實(shí)驗(yàn)接線圖如圖2所示，Wi , 為電橋單元中的直流平衡網(wǎng)絡(luò)。J+2VL-2VW1V_丄圖2實(shí)驗(yàn)接線圖裝好測微頭。調(diào)整 Wi使電壓表指示為 0。上下旋動測微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.2mm讀一個數(shù)，從15.00mm到5.00mm左右為止，記錄數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、X-V數(shù)據(jù)記錄X（ mm）V (v)X（ mm）V（ v）2、作出V-X曲線，指出傳感器的線性范圍。3、根據(jù)數(shù)據(jù)求出靈敏度。4、本實(shí)驗(yàn)實(shí)際上測出的是磁場的分布情況，它的線性越好，位移量的線性度越 高，它的變化越陡，則位移測量的靈敏度也越大。六、注意事項1、由于磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。2、一旦調(diào)整好后，測量過程中不能移動磁路系統(tǒng)。3、激勵電壓不能增大，以免損壞霍爾片。實(shí)驗(yàn)七光纖位移傳感器實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解光纖位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和性能。2、了解光纖位移傳感器的靜態(tài)應(yīng)用。3、了解光纖位移傳感器的動態(tài)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)器