测控技术综合实验指导书2012..doc

《测控技术综合实验》实验指导书 自 动 化 学 院 教 学 实 验 中 心 2012年06月 实验一 电容式传感器特性实验 一、实验目的 了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理 利用电容C＝εA／d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ε变）、测位移（d变）和测量液位（A变）等多种电容传感器。本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如下图所示：它是由二个圆筒和一个圆柱组成的。 三、需用器件与单元 主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。 四、实验步骤 1、测微头的使用和安装参阅实验九。按图1将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验模板的输出ＶＯ１接主机箱电压表的Ｖｉｎ)。 2、将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法：逆时针转到底再顺时传３圈)。 3、将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到２ｖ档，合上主机箱电源开关，旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示０ｖ ，再转动测微头(同一个方向)5圈，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。以后，反方向每转动测微头1圈即△Ｘ=０.５ｍｍ位移读取电压表读数(这样转10圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表1并作出Ｘ—Ｖ实验曲线(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。 4、 根据表1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。 图1 电容传感器位移实验安装、接线图 表1电容传感器位移与输出电压值 X(mm) 12 11.5 11 10.5 10 9.5 9 8.5 8 7.5 V(mv) -0.381 -0.281 -0.187 -0.94 -0.05 0.088 0.181 0.259 0.345 0.427 （实验一） 霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 根据霍尔效应，霍尔电势UH＝KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。直流激励与交流激励时霍尔式传感器基本工作原理相同，不同之处在于测量电路。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 将霍尔传感器按图5－1安装。直流激励霍尔传感器与实验模板按图5－2连接。1、3端为电源±4V，2、4端为输出。 开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置（霍尔片上有一凹陷的黑点，将其置于磁铁中心位置），再调节RW1使数显表指示为零。 图5－1 霍尔传感器安装示意图 图5－2 霍尔传感器位移——直流激励实验接线图 测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5－1。根据表5－1作出V－X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验结果： 表5－1 直流激励霍尔传感器位移实验数据 X（mm） V(mv) 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？ 实验二 电涡流传感器特性实验 一、实验目的 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。 二、基本原理 通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。电涡流工作在非接触状态(线圈与金属体表面不接触)，当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。 三、需用器件与单元 主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)。 四、实验步骤 1、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。测微头的读数与使用可参阅实验二；根据图1安装测微头、被测体、电涡流传感器并接线。 图1电涡流传感器安装、按线示意图 2、调节测微头使被测体与传感器端部接触，将电压表显示选择开关切换到20V档，检查接线无误后开启主机箱电源开关，记下电压表读数，然后每隔0.1mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将数据列入表1。 表1电涡流传感器位移X与输出电压数据 X（mm） V(v) 3、根据表1数据，画出V