傳感器技術實驗指導書

1、傳感器技術實驗實 驗 指 導 書莊肖波 編 寫適用專業(yè)：測控技術與儀器江蘇科技大學電子信息學院2009年9月 前 言傳感器技術課程，在高等理工科院校測控技術與儀器類各專業(yè)的教學計劃中，是一門重要的專業(yè)基礎課，而傳感器技術實驗課程是完成本課程教學的重要環(huán)節(jié)。其主要任務是通過實驗鞏固和消化課堂所講授理論內容的理解，掌握常用傳感器的工作原理和使用方法，提高學生的動手能力和學習興趣。其目的是使學生掌握非電量檢測的基本方法和選用傳感器的原則，熟悉各種傳感器與檢測技術的關系，以及各類在工程中的實際應用，拓寬學生的知識領域，鍛煉學生的實踐技能，培養(yǎng)學生獨立處理問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生科學的工作作風。本

2、實驗開設實驗總學時數(shù)：16，開設實驗總個數(shù)： 8 個，課內選做2個。實驗內容有：金屬箔式應變計性能應變電橋、雙孔應變傳感器稱重實驗、溫度傳感器熱電偶測溫實驗、溫度傳感器鉑熱電阻、電感式傳感器差動變壓器性能、電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量、霍爾式傳感器直流激勵特性、電容式傳感器性能等。其中雙孔應變傳感器稱重實驗、電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量為綜合性實驗。課內選做實驗有：差動變壓器的應用電子秤、電渦流傳感器靜態(tài)標定。其他儀器與儀表專業(yè)也選擇其中的2個或3個較為典型的傳感器實驗作為課內實驗。目 錄實驗一 金屬箔式應變計性能應變電橋3實驗二 雙孔應變傳感器稱重實驗6實驗三 溫度傳感器熱電偶測

3、溫實驗8實驗四 溫度傳感器鉑熱電阻11實驗五 電感式傳感器差動變壓器性能13實驗六 電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量15實驗七 霍爾式傳感器直流激勵特性17實驗八 電容式傳感器性能19實驗九 差動變壓器的應用電子秤21實驗十 電渦流傳感器靜態(tài)標定23附錄A 實驗儀器簡介25附錄B 實驗操作須知27實驗一：金屬箔式應變計性能應變電橋實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的1、觀察了解箔式應變片的結構及粘貼方式。 2、測試應變梁變形的應變輸出。3、比較各橋路間的輸出關系。 二、實驗內容本實驗主要了解和掌握箔式應變片及直流電橋的原理和工作情況。三、實驗原理、方法和手段 應變片是

4、最常用的測力傳感元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，測件受力發(fā)生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量電路，轉換成電信號輸出顯示。 電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為R1/ R1、R2/ R2、R3/ R3、R4/ R4 ，當使用一個應變片時，；當二個應變片組成差動狀態(tài)工作，則有；用四個應變片組成二個差動對工作，且R1= R2= R3= R4=R，。四、實驗組織運行要求本實驗采用以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條

5、件直流穩(wěn)壓電源+4V、公共電路模塊（一）公共電路模塊、貼于主機工作臺懸臂梁上的箔式應變計、螺旋測微儀、數(shù)字電壓表。六、實驗步驟1、連接主機與模塊電路電源連接線，差動放大器增益置于最大位置（順時針方向旋到底），差動放大器“+”“”輸入端對地用實驗線短路。輸出端接電壓表2V檔。開啟主機電源，用調零電位器調整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗線，調零后模塊上的“增益、調零”電位器均不應再變動。（圖1）2、觀察貼于懸臂梁根部的應變計的位置與方向，按圖（1）將所需實驗部件連接成測試橋路，圖中R1、R2、R3分別為固定標準電阻，R為應變計（可任選上梁或下梁中的一個工作片），圖中每兩個節(jié)之間可理解為一根實

6、驗連接線，注意連接方式，勿使直流激勵電源短路。將螺旋測微儀裝于應變懸臂梁前端永久磁鋼上，并調節(jié)測微儀使懸臂梁基本處于水平位置。3、確認接線無誤后開啟主機，并預熱數(shù)分鐘，使電路工作趨于穩(wěn)定。調節(jié)模塊上的WD電位器，使橋路輸出為零。4、用螺旋測微儀帶動懸臂梁分別向上和向下位移各5mm ,每位移1mm記錄一個輸出電壓值，并記入下表：位移mm 電壓V根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)在坐標圖上做出VX曲線，計算靈敏度S： S=七、思考題 比較各橋路間的輸出關系。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明1、實驗前應檢查實驗連接線是否完好，學會

7、正確插拔連接線，這是順利完成實驗的基本保證。2、由于懸臂梁彈性恢復的滯后及應變片本身的機械滯后，所以當螺旋測微儀回到初始位置后橋路電壓輸出值并不能馬上回到零，此時可一次或幾次將螺旋測微儀反方向旋動一個較大位移，使電壓值回到零后再進行反向采集實驗。3、實驗中實驗者用螺旋測微儀進行位移后應將手離開儀器后方能讀取測試系統(tǒng)輸出電壓數(shù)，否則雖然沒有改變刻度值也會造成微小位移或人體感應使電壓信號出現(xiàn)偏差。4、因為是小信號測試，所以調零后電壓表應置2V檔，用計算機數(shù)據(jù)采集時應選用200mv量程。實驗二：雙孔應變傳感器稱重實驗實驗學時：2實驗類型：（綜合）實驗要求：（必修）一、實驗目的1、 比較各橋路間的輸出

8、關系2、 幾種橋路的性能比較3、 橋路電路的實際應用二、實驗內容本實驗主要是在實驗1的基礎上進一步了解和掌握幾種橋路的性能，以及橋路的實際應用。知識點：應變電橋 差動的概念 幾種電橋的輸出比較 電橋的實際應用三、實驗原理、方法和手段 本實驗選用的是標準商用雙孔懸臂梁式稱重傳感器，四個特性相同的應變片貼在如圖所示位置，彈性體的結構決定了R1和R3、R2 和R4的受力方向分別相同，因此將它們串接就形成差動電橋。當彈性體受力時，根據(jù)電橋的加減特性其輸出電壓為：。四、實驗組織運行要求本實驗采用以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件直流穩(wěn)壓電源、雙孔懸臂梁稱重傳感器、公共電路模塊（一）公共電

9、路模塊，稱重砝碼（20克/個）、數(shù)字電壓表。（圖2）六、實驗步驟1、觀察稱重傳感器彈性體結構及貼片位置，連接主機與實驗模塊的電源連接線，開啟主機電源，調節(jié)放大器調零電位器使無負載時的稱重傳感器輸出為零。2、接好傳感器測試系統(tǒng)線路，稱重傳感器工作電壓選用+4V，差動放大器增益為最大（100倍），輸出端接電壓表。調節(jié)電橋WD調零電位器使無負載時的稱重傳感器輸出為零。3、逐步將砝碼放上稱重平臺，調節(jié)增益電位器，使V0端輸出電壓與所稱重量成一比例關系，記錄W（克）與V（mv）的對應值，并填入下表：W(克)V（mv） 4、記錄W與V值，并做出W-V曲線，進行靈敏度、線性度與重復性的比較。5、與雙平行懸臂

10、梁組成的全橋進行性能比較。七、思考題比較三種橋路的靈敏度。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明稱重傳感器的激勵電壓請勿隨意提高。注意保護傳感器的引線及應變片使之不受損傷。實驗三：溫度傳感器熱電偶測溫實驗實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解和掌握溫度傳感器-熱電偶的測溫原理和方法。 二、實驗內容1、 觀察熱電偶的結構2、 熱電偶測溫回路的連接。3、 熱電偶的測量溫度和輸出電壓的關系三、實驗原理、方法和手段 由兩根不同質的導體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當其兩端處于不同溫度時則回路中

11、產生一定的電流，這表明電路中有電勢產生，此電勢即為熱電勢。（圖3）圖（3）中T為熱端，To為冷端，熱電勢Et=本實驗中選用兩種熱電偶鎳鉻鎳硅（K）和鎳鉻銅鎳（E）。四、實驗組織運行要求本實驗采用以采用集中授課形式模式組織教學。五、實驗條件K、E分度熱電偶、溫控電加熱爐、溫度傳感器實驗模塊、位數(shù)字電壓表。六、實驗步驟1、觀察熱電偶結構（可旋開熱電偶保護外套），了解溫控電加熱器工作原理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調節(jié)方式為時間比例式，綠燈亮時表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮時加熱爐斷電。溫度設定：撥動開關撥向“設定”位，調節(jié)設定電位器，儀表顯示的溫度值隨之變化，調節(jié)至實驗所需的

12、溫度時停止。然后將撥動開關扳向“測量”側，（注：首次設定溫度不應過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖）。2、首先將溫度設定在50左右，打開加熱開關，加熱電爐電源插頭插入主機加熱電源出插座，熱電偶插入電加熱爐內，K分度熱電偶為標準熱電偶，冷端接“測試”端，E分度熱電偶接“溫控”端，注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶，位萬用表置200mv檔，當鈕子開關倒向“溫控”時測E分度熱電偶的熱電勢，并記錄電爐溫度與熱電勢E的關系。3、因為熱電偶冷端溫度不為0，則需對所測的熱電勢值進行修正 E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)實際電動勢 測量所得電勢 溫度修正電勢查閱熱電偶分度表，上述測量與計算結

13、果對照。4、繼續(xù)將爐溫提高到70、90、110和130，重復上述實驗，觀察熱電偶的測溫性能。七、思考題熱電偶溫度的大小與實際電動勢與分度表值誤差的關系？八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明加熱爐溫度請勿超過150，當加熱開始，熱電偶一定要插入爐內，否則爐溫會失控，同樣做其它溫度實驗時也需用熱電偶來控制加熱爐溫度。因為溫控儀表為E分度，所以當鈕子開關倒向“測試”方接入K分度熱電偶時，數(shù)字溫度表顯示的溫度并非為加熱爐內的溫度。實驗四：溫度傳感器鉑熱電阻實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解

14、和掌握溫度傳感器-鉑熱電阻的測溫原理和方法。 二、實驗內容1、觀察鉑熱電阻的結構2、 鉑熱電阻測溫回路的連接。3、 鉑熱電阻的測量溫度和輸出電壓的關系三、實驗原理、方法和手段 鉑熱電阻測溫范圍一般為-200650 ，鉑熱電阻的阻值與溫度的關系近似線性，當溫度在0T650時，RT=R0（1+AT+BT2）式中RT鉑熱電阻T時的電阻值RO鉑熱電阻在0時的電阻值A系數(shù)（=3.96847×10-31/）B系數(shù)（-5.847×10-71/2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時電橋失衡便可測得相應電路的輸出電壓變化值。四、實驗組織運行要求本實驗采用以采用集中授課形式模式組織教學。

15、五、實驗條件鉑熱電阻（Pt100）、加熱爐、溫控器、溫度傳感器實驗模塊（一）、溫度傳感器實驗模塊、數(shù)字電壓表、水銀溫度計或半導體點溫計。六、實驗步驟1、觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，連接主機與實驗模塊的電源線及傳感器與模塊處理電路接口，鉑熱電阻電路輸出端VO接電壓表，溫度計置于熱電阻旁感受相同的溫度。2、開啟主機電源，調節(jié)熱電阻電路調零旋鈕，使輸出電壓為零，電路增益適中，由于鉑電阻通過電流時其電阻值要發(fā)生變化，因此電路有一個穩(wěn)定過程。3、開啟加熱開關，設定加熱爐溫度為100，觀察隨爐溫上升鉑電阻的阻值變化及輸出電壓變化，（溫度表上顯示的溫度值是爐內溫度，并非是加熱爐頂端傳感器感受到的溫度）。

16、并記錄數(shù)據(jù)填入下表：VO（mv） 做出V-T曲線，觀察其工作線性范圍。七、思考題熱電偶和鉑熱電阻的測溫方法比較。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明加熱器溫度一定不能過高，以免損壞傳感器的包裝。實驗五：電感式傳感器差動變壓器性能實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解差動變壓器的基本結構及原理，通過實驗驗證差動變壓器的基本特性。二、實驗內容1、觀察差動變壓器的基本結構2、驗證差動變壓器的基本特性三、實驗原理、方法和手段 電感傳感器是一種將位置量的變化轉為電感量變化的傳感器，差動變壓器由銜

17、鐵、初級線圈和次級線圈組成，初級線圈做為差動變壓器激勵用，相當于變壓器原邊。次級線圈由兩個結構尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當于變壓器副邊。差動變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎上的，其原理及輸出特性見圖（4）。（圖4）（圖5）四、實驗組織運行要求本實驗采用以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件差動變壓器、電感傳感器實驗模塊、音頻信號源、螺旋測微儀、示波器。六、實驗步驟1、按圖（13）接線，差動變壓器初級線圈必須從音頻信號源LV功率輸出端接入，雙線示波器第一通道靈敏度500mv/格，第二通道10mv/格。2、打開主機電源，調整音頻輸出信號頻率，輸出Vp-p值2V，以示波器第

18、二通道觀察到波形不失真為好。3、用手上下提壓左右移動改變變壓器磁芯在線圈中位置，觀察示波器第二通道所示波形能否過零翻轉，否則改接次級二個線圈的串接端。4、用螺旋測微儀帶動鐵芯在線圈中移動，從示波器中讀出次級輸出電壓Vp-p值，同時注意初次級線圈波形相位。位移mm電壓Vp-p根據(jù)表格所列結果，作出V-X曲線，指出線性工作范圍。5、仔細調節(jié)測微儀使次級輸出波形無法再小時，即為差動變壓器零點殘余電壓，提高示波器第二通道靈敏度，觀察殘余電壓波形，分析其頻率成分。七、思考題為什么差動變壓器性能試驗中有些測量的數(shù)據(jù)點不符合線形的規(guī)律？八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，

19、要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明示波器第二通道為懸浮工作狀態(tài)（即示波器探頭二根線都不接地）。實驗六：電感傳感器差動螺管式傳感器位移測量實驗學時：2實驗類型：（綜合）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解差動差動螺管式傳感器的基本結構及原理，通過實驗掌握差動螺管式傳感器位移測量的方法。二、實驗內容1、 觀察差動螺管式傳感器的基本結構2、差動螺管式傳感器位移測量知識點：電感傳感器的性能 差動螺管式傳感器的原理 差動螺管式傳感器的實際應用三、實驗原理、方法和手段 差動螺管式電感傳感器由電感線圈的二個次級線圈反相串接而成，工作在自感基礎上，由于銜鐵在線圈中位置的變化使二個線圈的電感量發(fā)生變

20、化，包括兩個線圈在內組成的電橋電路的輸出電壓信號因而發(fā)生相應變化四、實驗組織運行要求本實驗采用以以采用集中授課形式組織教學。五、實驗條件差動變壓器二組次級線圈、音頻信號源、公共電路模塊（一）（二）、公共電路實驗模塊、電感傳感器實驗模塊、電壓表、示波器、測微儀（圖6）。六、實驗步驟1、連接主機與實驗模塊電源線，按圖（16）組成測試系統(tǒng)，兩個次級線圈必須接成差動狀態(tài)，差動放大器增益不要太大，具體調節(jié)注意點可參照實驗二十三。2、旋動測微儀使銜鐵居中線圈，此時LO=LO，系統(tǒng)輸出為零。3、當銜鐵在線圈中上左、下右位移時，LOLO，電橋失衡，輸出電壓信號的大小與銜鐵位移量成比例，相位則與銜鐵位移方向有關

21、，銜鐵向上左和向下右移動時輸出波形相差約1800，（可用示波器觀察相敏檢波器、端），因此必須經(jīng)過相敏檢波器才能判斷電壓極性。以銜鐵位置居中為起點，分別向上左、向下右各位移5mm，記錄V、X值并填入下表（每位移0.5mm記錄一個數(shù)值）：Xmm0V00依此做出V-X曲線，求出靈敏度S，指出線性工作范圍。七、思考題差動螺管式傳感器位移測量的特點，以及和差動變壓器電感傳感器的比較？八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明實驗七：霍爾式傳感器直流激勵特性實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解霍爾傳感

22、器的基本結構及原理，通過實驗掌握霍爾傳感器直流激勵特性。二、實驗內容1、觀察霍爾傳感器的基本結構2、掌握霍爾傳感器直流激勵特性三、實驗原理、方法和手段 霍爾元件是根據(jù)霍爾效應原理制成的磁電轉換元件，當霍爾元件位于由兩個環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場中時就成了霍爾位移傳感器?；魻栐ㄒ院愣娏鲿r，就有霍爾電勢輸出，霍爾電勢的大小正比于磁場強度（磁場位置），當所處的磁場方向改變時，霍爾電勢的方向也隨之改變。WDR+2V差放 電壓表（圖7）四、實驗組織運行要求本實驗采用以以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件霍爾傳感器、直流穩(wěn)壓電源（2V）、公共電路模塊（一）、霍爾傳感器實驗模塊、電壓表、測微

23、儀。六、實驗步驟1、安裝好梯度磁場及霍爾傳感器連接主機與實驗模塊電源及傳感器接口，確認霍爾元件直流激勵電壓為2V，另一激勵端接地，實驗接線按圖（23）所示，差動放大器增益10倍左右。2、用螺旋測微儀調節(jié)振動平臺精密位移裝置使霍爾元件置于梯度磁場中間，并調節(jié)電橋直流電位器WD，使輸出為零。3、從中點開始，調節(jié)螺旋測微儀，上下左右移動霍爾元件各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應的電壓值，并記入下表：Xmm0V0mv0作出V-X曲線，求得靈敏度和線性工作范圍。如出現(xiàn)非線性情況，請查找原因。七、思考題霍爾傳感器測位移的特點以及同其他位移傳感器的比較。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告

24、、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明直流激勵電壓只能是2V，不能接+2V(4V)否則銻化銦霍爾元件會燒壞。實驗八：電容式傳感器性能實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗目的了解電容式傳感器的基本結構及原理，通過實驗掌握電容式傳感器的性能。二、實驗內容1、觀察電容式傳感器的基本結構2、掌握電容式傳感器性能三、實驗原理、方法和手段 差動式平行同軸變面積電容的兩組電容片Cx1與Cx2作為雙T電橋的兩臂，當電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。（圖8）四、實驗組織運行要求本實驗采用以以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件電容傳感器、電容

25、傳感器實驗模塊、激振器I、測微儀。六、實驗步驟1、觀察電容傳感器結構：傳感器由一組動片和兩組定片組成，一個動極與兩個定級組成，連接主機與實驗模塊的電源線及傳感器接口，按圖（29）接好實驗線路，增益不宜太大。2、打開主機電源，用測微儀帶動傳感器動片極位移至兩組定片極中間，調整調零電位器，此時模塊電路輸出為零。3、向上左和向下右位移動片極，每次0.5mm，直至動片極靜極片完全重合為止，記錄數(shù)據(jù)，作出V-X曲線，求出靈敏度。XmmV0（v）七、思考題電容傳感器測位移的特點以及同其他位移傳感器的比較。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中

26、完成。九、其它說明1、電容動片與定片之間距離須相等動極須位于環(huán)型定極中間，必要時可作調整，實驗時電容不能發(fā)生擦片，否則信號會發(fā)生突變。2、電容動片是由懸臂梁帶動的，由于鋼梁彈性恢復的滯后，實驗時雖然測微儀刻度回到初始位置，但實驗模塊輸出電壓并不一定回到零位，此時可反復幾次反方向旋動測微儀，使輸出電壓過零后再回到初始位置，開始反方向的實驗。實驗九：差動變壓器的應用電子秤實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（選修）一、實驗目的了解差動變壓器傳感器的基本結構及原理，通過實驗掌握差動變壓器傳感器的性能及電子秤的使用方法。二、實驗內容1、觀察差動變壓器傳感器的基本結構2、掌握差動變壓器傳感器性能和電

27、子秤的應用三、實驗原理、方法和手段 差動式平行同軸變面積電容的兩組電容片Cx1與Cx2作為雙T電橋的兩臂，當電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。（圖8）四、實驗組織運行要求本實驗采用以以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件差動變壓器、電感傳感器實驗模塊、公共電路模塊（一）（二）、公共電路實驗模塊、電壓表、振動平臺、砝碼、示波器。六、實驗步驟1、參照實驗五接線，將系統(tǒng)輸出電壓調節(jié)為零，低通濾波器輸出接電壓表2V擋。2、將所有砝碼放上振動平臺，調節(jié)差動放大器增益，使輸出電壓與所稱重量成一比例關系。3、分別依次取走砝碼和重新堆上砝碼，將所稱重量與輸出電壓值記入下表：W克V04、 作出

28、V-W曲，并在取走砝碼后在平臺放一不知重量之物品，根據(jù)曲線坐標值大致求出此物重量。七、思考題差動變壓器壓力的測量同其他位壓力傳感器的比較。八、實驗報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明由于懸臂梁的機械彈性滯后，此電子秤的重復性不一定太好實驗十：電渦流傳感器靜態(tài)標定實驗學時：2實驗類型：（驗證）實驗要求：（選修）一、實驗目的了解電渦流傳感器的基本結構及原理，通過實驗掌握電渦流傳感器的性能。二、實驗內容1、觀察電渦流傳感器的基本結構2、掌握電渦流傳感器性能三、實驗原理、方法和手段電渦流傳感器由平面線圈和金屬渦流片組成，當線圈

29、中通以高頻交變電流后，在與其平行的金屬片上感應產生電渦流，電渦流的大小影響線圈的阻抗Z，而渦流的大小與金屬渦流片的電阻率，導磁率、厚度、溫度以及與線圈的距離X有關，當平面線圈、被測體（渦流片）、激勵源確定，并保持環(huán)境溫度不變，阻抗Z只與距離X有關，將阻抗變化轉為電壓信號V輸出，則輸出電壓是距離X的單值函數(shù)。四、實驗組織運行要求本實驗采用以以學生自主訓練為主的開放模式組織教學。五、實驗條件電渦流傳感器、電渦流傳感器實驗模塊、螺旋測微儀、電壓表、示波器。六、實驗步驟1、連接主機與實驗模塊電源及傳感器接口，電渦流線圈與渦流片須保持平行，安裝好測微儀，渦流變換器輸出接電壓表20V檔。2、開啟主機電源，

30、用測微儀帶動渦流片移動，當渦流片完全緊貼線圈時輸出電壓為零（可適當改變支架中的線圈角度），然后旋動測微儀使渦流片離開線圈，從電壓表有讀數(shù)時每隔0.2mm記錄一個電壓值，將V、X數(shù)值填入下表，作出V-X曲線，指出線性范圍，求出靈敏度。Xmm00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.84V0v5、 3、示波器接電渦流線圈與實驗模塊輸入端口波形觀察口，觀察電渦流傳感器的激勵信號頻率，隨著線圈與電渦流片距離的變化，信號幅度也發(fā)生變化，當渦流片緊貼線圈時電路停振，輸出為零。七、思考題電渦流傳感器位移測量的特點以及其他位位移傳感器的比較。八、實驗

31、報告實驗報告簿應事先準備好，用來做預習報告、實驗記錄和實驗報告，要求這三個過程在一個實驗報告中完成。九、其它說明模塊輸入端接入示波器時由于一些示波器的輸入阻抗不高（包括探頭阻抗）以至影響線圈的阻抗，使輸出V0變小，并造成初始位置附近的一段死區(qū)，示波器探頭不接輸入端即可解決這個問題。附錄A 實驗儀器簡介本實驗采用浙江大學儀器系生產的CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實驗臺,2001B型主機的主要功能:裝有磁電、壓電加速度、半導體應變、金屬箔式應變、衍射光柵等傳感器,信號源、溫控電加熱器、顯示儀表、電動氣壓源、數(shù)據(jù)采集及通信接口等。分別安裝在十余個實驗模塊面板上二十種傳感器，其中電感、電容、霍爾、光

32、纖、電渦流等傳感器可在模塊上做靜態(tài)位移實驗，也可安裝在主機的振動臺上做動態(tài)性能測試。2001B型主機與實驗模塊的連接線采用了高可靠性的防脫落插座及插頭。實驗連接線均用燈籠狀的插頭及配套的插座，接觸可靠，防旋防松脫，并可在使用日久斷線后重新修復。2001B型傳感器實驗臺傳感器性能、參數(shù)指標：氣敏傳感器（MO3），對酒精敏感，測量范圍10-2000ppm 靈敏度RO/R>5電容式傳感器：2001型:平行變面積差動式電容，線性范圍3mm。2001B型:圓筒變面積差動式電容, 線性范圍3mm。熱釋電紅外傳感器：光譜范圍715m,光頻響應0.510HZ。光電傳感器：紅外發(fā)光管、光敏三極管及施密特整形電路組成