傳感器與自動檢測技術(shù)實驗指導(dǎo)書

1、傳感器與自動檢測技術(shù)驗指導(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月目 錄CSY-2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀介紹.1實驗一 金屬箔式應(yīng)變片測力實驗（單臂單橋）.3實驗二 金屬箔式應(yīng)變片測力實驗（交流全橋）6實驗三 差動式電容傳感器實驗.9實驗四 熱敏電阻測溫實驗.12實驗五 差動變壓器性能測試.14實驗六 霍爾傳感器的特性研究.17實驗七 光纖位移傳感器實驗.21CSY-2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀介紹本儀器是專為傳感器與自動檢測技術(shù)課程的實驗而設(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

2、變式傳感器、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)實驗。為了更好地使用本儀器，必須對實驗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

3、的激勵信號不要開得太大，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，并將實驗臺上不用的附件撤去。7、 本儀器如作為穩(wěn)壓電源使用時，±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)部保護電路將起作用，電源將不再穩(wěn)定。8、 音頻振蕩器接小于100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。實驗臺簡介：雙平行振動梁的自由端及振動圓

4、盤下面各裝有磁鋼，通過各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：350×4，溫度補償片×2。2、熱電偶(熱電式)傳感器直流電阻：10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：510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 0.1m。4、電渦流位移傳感器：量程：3mm，直流電阻:12,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

5、導(dǎo)體霍爾片，它置于環(huán)形磁鋼構(gòu)成的梯度磁場中,量程: ±3mm 。6、磁電式傳感器直流電阻：3040，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：±5mm， 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：4V，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：±1mm，紅外線發(fā)射、接收，2×60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

6、性溫度電壓特性制成的測溫傳感器，靈敏度：-2mV/。12、熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 NTC：溫度系統(tǒng)為負(fù)，25時為10K 。13、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M幾K，響應(yīng)時間：吸濕、脫濕小于10秒。濕度系數(shù)：0.5 RH%/，測量范圍：10%R11-95%RH，工作溫度：0-50。15、光電傳感器由光耦、達(dá)林頓輸出及整形電路組成，n2400r/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

7、放大器。電容變換器：由高頻振蕩，放大和雙T電橋組成的處理電路。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8V（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

8、表數(shù)字式電壓/頻率表：3位半顯示，電壓范圍0200V、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： 0.4KHz10KHz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：130Hz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驗

9、。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左右的升溫。七、測速電機一組 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)行測速實驗。八、二組穩(wěn)壓電穩(wěn)直流±15V，主要提供高性能低文波小數(shù)溫度實驗時的加熱電源，最大激勵1.5A。±2v±10v五檔輸出，最大輸出電流1A。提供直流激勵源。實驗一 金屬箔式應(yīng)變片測力實驗（單臂單橋）一、實驗?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)變片的實際應(yīng)用測力。二、實驗器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀，本實驗使用部件及單元有：直流穩(wěn)壓電源、電

10、橋、差動放大器、稱重傳感器、電壓表、砝碼三、實驗原理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，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、實驗步驟1、 觀察整個傳感實驗儀的結(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±2V檔，電壓表2

11、V檔。4、 將差動放大器調(diào)零。差動放大器調(diào)零方法：用實驗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）。圖1 系統(tǒng)接線圖7、 裝上傳感器稱重托盤。8、 將直流穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換到±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、 為保證實驗中輸出指示不溢出，可先將10只20克的砝碼全部放到

12、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)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。 ，V為電壓變化率，W為相應(yīng)的重量變化率。五、實驗數(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際并不存在，僅作為一個標(biāo)記供學(xué)生參考。2、 為確保實驗中輸出指示不溢出，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、 在做此實驗時，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、 本實驗電路對直流穩(wěn)壓電源有什么要求？對差動放大器有什么要求

13、？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。實驗二 金屬箔式應(yīng)變片測力實驗（交流全橋）一、實驗?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)變片的實際應(yīng)用測力。二、實驗器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀，本實驗使用部件及單元有：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、實驗原理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

14、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償?shù)淖饔?，因此全橋差動電路得到了廣泛的應(yīng)用。8、 本實驗中就是采用交流差動全橋，其原理圖如圖1所示。9、 全橋差動電路的輸出電壓為：圖1 交流差動全橋四、實驗步驟1、 將差動放大

15、器調(diào)零，方法見實驗一。2、 按照圖2接線。圖2 系統(tǒng)接線圖圖中，R1R4為應(yīng)變片，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°或180°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、實驗數(shù)據(jù)及處理1、 梁標(biāo)定數(shù)據(jù)W（g）

16、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際的應(yīng)用，你認(rèn)為還有哪些部分需要改進(jìn)。實驗三 差動式電容傳感器實驗一、實驗?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、 通過實驗計算出系統(tǒng)的靈敏度二、實驗器材1、CSY2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀，本實驗使用部件及單元有：電容傳感器、差動放大器、低通濾波器、V/F表、激振器2、示

17、波器三、實驗原理圖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?yōu)殡娙萘孔兓M(jìn)行測量的，平板電容器的電容為：式中，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)），為極板間距離，由上式可知，、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)動極板移動后，面積就改變，電容也發(fā)生改變，值為：從而電容的變化值為：靈敏度為：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。

18、四、實驗步驟1、 差動放大器調(diào)零。2、 實驗接線圖如圖2所示。圖2 實驗接線圖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）。6、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)的靈敏度，并作出V-X曲線。7、 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（mV）2、 第二組V-X數(shù)據(jù)X（m

19、m）V（mV）3、 作出V-X曲線4、 計算靈敏度（自行設(shè)計表格并計算）實驗四 熱敏電阻測溫實驗一、 實驗?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、實驗器材CSY2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀，本實驗使用部件及單元有：加熱器、熱敏電阻、直流穩(wěn)壓電源、電壓表三、實驗原理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也可作為發(fā)熱元件使用，緩變型P

20、TC則用于溫度補償或溫度測量。NTC熱敏電阻的測量范圍通常較寬，在-50-+300，主要用于溫度測量，在點溫、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，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)（熱敏電阻的溫度變化1時電阻值的變化率）、耗散系數(shù)、熱容

21、量、能量靈敏度和時間常數(shù)。四、實驗步驟1、 實驗接線圖如圖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：圖1 實驗接線圖五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理根據(jù)實驗情況，當(dāng)溫度（ ）時，RT阻值（ ），Vi則（ ）。實驗五 差動變壓器性能測試一、實驗?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。二、實驗器材1、CSY2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀，本實驗使用部件及

22、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：音頻振蕩器：4KHz雙蹤示波器：第一通道靈敏度為500mV/cm；第二通道靈敏度為10mV/cm，第一通道觸發(fā)。三、實驗原理圖1 差動變壓器電器連接圖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。差動變壓器的電氣連接圖如圖1所示，次級線圈S1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，實際上則存在零點殘余電壓E0，隨著鐵芯位置偏離中心，Es逐漸增大，且在鐵芯向上或向下運動時，Es的相位變化180°

23、;。四、實驗步驟1、按照圖2接線，注意，音頻震蕩器必須從LV接出。圖2 實驗接線圖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殘余電壓，并記錄其大小和相位。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理1、 位移與輸出電壓關(guān)系實驗數(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?）相。3、零點殘余電壓大小為（

24、 ），它與輸入電壓的相位差約為（ ），因此是（ ）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。5、差動變壓器的靈敏度為： ，進(jìn)一步說，由于靈敏度還與激勵電壓有關(guān)，因此：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。實驗六 霍爾傳感器的特性研究一、實驗?zāi)康?、 了解霍爾傳感器的原理2、 了解霍爾傳感器的特性3、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求出霍爾傳感器的靈敏度。二、實驗器材CSY

25、2000型傳感器系統(tǒng)實驗儀。本實驗使用部件及單元有：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、測微頭有關(guān)旋鈕位置：1、 差動放大器增益旋鈕打到最??；2、 電壓表置于2V檔；3、 直流穩(wěn)壓電源置于2V檔。三、實驗原理霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的基礎(chǔ)，其工作原理如圖1所示。圖1 工作原理圖圖中為一塊長為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， （1）其中e為電子電量，v為電子運動速度，B為磁感應(yīng)強度，為電子運動方向與磁場方向之間的夾角。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

26、在另一面積累正電荷，這樣在基片的兩側(cè)面就建立起靜電場EH，電子又受到靜電力FH的作用： （2）當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時，有： （3）當(dāng)電子運動方向與磁場方向相互垂直時，有，因此：因為霍爾電勢為EH，則EH/b=VH，VH為霍爾電壓，因此： （4）通過薄片的電流I與片中載流子的濃度n、運動速度v和薄片的橫切面積bd的關(guān)系為： （5）霍爾電壓VH為： （6）上式中：，為霍爾常數(shù)，為霍爾靈敏度?；魻柍?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、實驗步驟1、 首先必須特別注意，激勵電壓必須±2V，否則霍爾片容易

27、損壞。2、 差動放大器調(diào)零，方法見實驗一。3、 實驗接線圖如圖2所示，W1，r1為電橋單元中的直流平衡網(wǎng)絡(luò)。圖2 實驗接線圖4、 裝好測微頭。5、 調(diào)整W1使電壓表指示為0。6、 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、實驗數(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、 本實驗實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。實驗七 光纖位移傳感器實驗一、實驗?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)用二、實驗器材CSY2