传感器实验导书.doc

实验设备简介 （一）传感器种类： 金属箔应变片式传感器、半导体应变片、电容传感器、电涡流传感器、霍尔位移传感器、光电传感器、磁电传感器、温度传感器和湿度传感器等。 （二）实验台信号及显示部分 1、气压装置：由气泵、气压表、流量计、储气箱组成。 2、低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，VP-P值20V，Vi端插口可提供用作电流放大器。 3、音频振荡器：1～10kHz输出连续可调，VP-P值20V，180°为反相输出。 4、直流稳压电源： （1）±15V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出电流1.5A。 （2）±2V～±10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。 （3）2~24V可调直流电源 5、数字式电压表：分20mv、2V、20V三档，由Vin接线口接出，在“显示选择”处显示。 6、频率/转速表：在Fin接线口接出。 （三）处理电路：由电桥电路、差动放大电路、光电变换电路等组成，具体见实验模板。 使用本仪器时打开电源开关，检查交、直流信号及显示仪表是否正常。 请注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各种传感器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。 传感器基础知识 传感器的定义 传感器（transducer 或 senor）是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。 合格的传感器应该满足：输出电量都应当不失真地复现输入量的变化。这主要取决于传感器的静态特性和动态特性。 静态特性 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。 通常，要求传感器在静态情况下的输出—输入关系保持线性。 线性度（非线性误差） 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程（F·S）输出值的百分比称为线性度。 非线性误差是以一定的拟合直线或理想直线为基准直线算出来的。因而，基准直线不同，所得线性度也不同。 灵敏度 传感器的灵敏度指到达稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。由图1-5可知，线性传感器校准曲线的斜率就是静态灵敏度K。非线性传感器的灵敏度用dY/dX表示， 此外，传感器静态特性还有精确度、分辨力、重复性等指标。实验1 转速测量实验 一、实验目的： 了解光电传感器、磁电转速传感器测转速的原理 二、实验原理： 1．光电传感器测速原理 用光电法测量转速的原理是：将旋转轴的转速变换为相应频率的电脉冲，测出脉冲的频率，即可得到转速值。 光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的，由光敏三极管和发光二极管相对组成。 在被测转轴上安装一圆盘，上面开有6个圆孔。圆盘一侧是发光二极管，另一侧是光敏三极管。由发光二极管产生恒定光，当圆盘转动时，透过圆盘上的孔照射到光敏三极管上，转换成相应的电脉冲信号，经放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速可以由脉冲信号的频率来决定。若开孔盘的孔数为N，转轴每分钟转数为n，则每秒钟产生的电脉冲数（频率）为f＝Nn/60，即n=60f//N在本实验中，N＝6，所以n=10f（转速与频率的关系）。 2．磁电转速传感器 基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势： 发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。 三、实验器材： 光电转速传感器、磁电转速传感器、直流源＋5V、转动源2－24V、转动源单元、数显单元的转速显示部分，导线。 四、实验内容： （一）光电传感器测速 1．光电转速传感器已安装在转动源上，把转动源上的＋5V、接地和输出分别与主控箱上的＋5V、地、数显表的Fin相连。数显表转换开关打到转速档。 2．将转速调节电源2－24V输出接到转动源2—12V插孔上。 3．合上主控箱电源开关，调节转速源2－24V旋钮，每增大0.5V，从转速表上观察电机转速。 V（v） n(转/分) （二）磁电传感器测速 磁电式转速传感器按图1安装传感器端面离转动盘面2mm左右。将磁电式传感器输出端插入数显单元Fin孔。（磁电式传感器两输出插头插入台面板上二个插孔） 将显示开关选择转速测量档。 将转速电源2－24V用引线引入到台面板上24V插孔，合上主控箱电开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压观察转速变化情况。 V（v） n(转/分) 五、实验报告： 1．光电传感器是 （透射型、反射型），频率和转速的关系是什么？ 2．整理二个表中数据，在同一坐标图上绘出V-n曲