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实验六 位移检测传感器应用 一、实验类型 综合性实验 二、实验目的和要求 1．了解微位移、小位移、大位移的检测方法。 2．运用所学过的相关传感器设计三种位移检测系统。 3．对检测系统进行补偿和标定。 三、实验方案设计 检测系统的工作原理（包括敏感元件、传感元件、转换电路等） 光纤传感器： 光纤采用Y型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。光反射面位置确定后，接收到的反射光的光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大点后又随着两者距离的增加而减小。 电涡流式传感器： 电涡流式传感器有时也叫电感式接近传感器。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近传感器所能检测的物体必须是导电体。 霍尔传感器： 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产?生电位差，这种现象就称为霍尔效应。? 两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=?KIB/d 霍尔接近开关是用“霍尔效应”的磁感应现象来实现电子开关的开关,工作电压范围5-24V。霍尔传感器对磁场感应特别灵敏，所以与他配合工作的是一块小磁铁。当磁铁与它接近时。若B在一定值以上时，霍尔传感器输出高电平，若B小于一定值时，霍尔传感器会输出低电平。利用霍尔开关的特性，我们可以很容易实现对电路的自动控制。 四、实验步骤 霍尔传感器： 1．将霍尔传感器安装到霍尔传感器模块上，传感器引线接到霍尔传感器模块9芯航空插座。按图3-1接线。 2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。 3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，记录在表一中；再测返回电压，记录于表中。 光纤传感器： 1．将Y型光纤传感器安装到光纤位移传感器模块上，探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中，固定测微头。接通电源预热数分钟。 2．将测微头起始位置调到某一值不变，使反射面与光纤探头端面接触，固定测微头。 3．将模块输出”UO”接到直接电压表，选择20V档，调节电位器RW使电压表显示为零。 4. 每隔0.5mm读出一次输出电压值，记录在表二中；再测返回电压，记录于表中。 电涡流传感器： 1．将电涡流传感器安装到电涡流位移传感器模块上，探头对准镀铬反射板，调节电涡流探头端面与反射面平行，距离适中，固定测微头。接通电源预热数分钟。 2．将测微头起始位置调到某一值不变，使反射面与光纤探头端面接触，固定测微头。 3．将模块输出”UO”接到直接电压表，选择20V档，调节电位器RW使电压表显示为零。 4. 每隔0.5mm读出一次输出电压值，记录在表三中；再测返回电压，记录于表中。 五、原始数据记录 表一 霍尔传感器 表二 光纤传感器 表三 电涡流式传感器 六、数据整理、分析 光纤传感器： x=0:0.5:11; y1=[0,1.77,3.39,4.85,6.09,7.04,7.75,8.14,8.51,8.44,8.32,7.95,7.51,7.03,6.56,6.08,5.66,5.20, 4.76,4.46,4.07,3.78,3.48]; y2=[0,1.89,3.84,5.31,6.54,7.52,8.25,8.69,8.90,8.83,8.71,8.31,7.87,7.37,6.82,6.25,5.82,5.33, 4.93,4.55,4.21,3.89,3.48]; plot(x,y1,r,x,y1,b+,x,y2,r,x,y2,b+) 霍尔传感器： x=0:0.2:3.5; y1=[0,0.56,1.27,1.82,2.36,2.99,3.38,3.89,4.27,4.62,5.01,5.24,5.51,5.67,5.82,5.96,6.04,6.17]; y2=[0,1.03,2.02,2.8,3.24,3.73,4.17,4.51,4.91,5.16,5.43,5.6