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测试技术基础实验报告班 级：学 号：姓 名：2014-6-19实验一 光栅传感器测位移实验１）.实验目的１.了解光栅传感器的基本结构、特点、工作原理。２.掌握光栅传感器测量位移的原理及方法。２）．实验原理　　光栅位移传感器由光源、聚光灯、标尺光栅、指示光栅和光电元件组成。光源发出的光线经过透镜照射在光栅上，再通过光栅照射在光电元件上，把光信号转换成电信号。光栅测量位移的工作原理是基于莫尔条纹现象。两块栅距w相同，黑白宽度相同的长光栅，当它们的刻线面彼此平行互相靠近，且沿刻线方向保持成一个很小的夹角θ时，由于遮光效应或光的衍射作用，在a-a线上，两块光栅的黑色刻线相交，透光缝隙相重，因此形成一条亮带。在b-b线上，一块光栅上的黑色刻线正好将另一块光栅的透光部分挡住，形成一条暗带。这些明暗相间的条纹就是所谓的莫尔条纹。当光栅透过的光线越多，光电元件的输出越大，当光栅透过的光线越少，输出信号与位移间的关系可近似的用正弦函数表示。即： V=Vo+VmSin(2πx/w)式中：V --光电元件输出的电压信号；Vo--输出信号中的平均直流分量；Vm--输出正弦信号的幅值； W --栅距。 X --两光栅间的瞬时相对位移量。由上式可见，光电元件的输出电压的大小反映了光栅瞬时位移量的大小，从而实现了位移量向电量的转换。在实际应用中，被测物体的移动方向是经常改变的，而莫尔条纹的明暗变化只与位移有关，而与位移方向无关，为了辨别位移的方向必须增加一个观测点，然后根据两个观测点输出信号U1、U2间的相位关系来定位移的方向。当光栅正向运动时，U1超前U2 90度，当光栅反向运动时，U2超前U1 90度，利用这一特点，便可构成简单的辨向电路。通常采用的是“四倍频辨向电路”。所谓四倍频电路是一种位置细分法，就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出，可使测量精度提高四倍。将辨向电路输出信号（Y 1、Y2）送到加、减计数电路进行记数，再通过译码驱动电路，将位移量显示出来。本实验所采用的光栅栅距为0.02毫米，即每毫米为50对线，经四倍频后，每移动一毫米则应显示200。３）.实验内容　　１＞实验装置　　２＞实验步骤1. 熟悉四倍频辩向电路图，熟悉74LS04、74LS00、74LS54四件的功能，按照线路图插接线路板。2 .检查无误后，再通过实验，同时用示波器观察各点的波形，并将辩向、四倍频波形描绘下来。3. 与光栅传感器联调，测试板首先清零显示为00000，移动动尺前进100mm，观察记数显示结果并记录下来，然后动尺后退到原点，观察记录显示结果并记录下来。４）.实验报告1、四倍频辨向电路的工作原理四倍频电路是一种位置细分法，就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出，可使测量精度提高四倍。光栅传感器输出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图l所示，用A，B两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，标志光栅分正向与反向移动．四倍频后的信号，经计数器计数后转化为相对位置.计数过程一般有两种实现方法：一是由微处理器内部定时计数器实现计数；二是由可逆计数器实现对正反向脉冲的计数．①当光栅正向移动时，光栅输出的A相信号的相位超前B相90，则在一个周期内，两相信号共有4次相对变化：00→10→11→01→00．这样,如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数，从而实现正转状态的四倍频计数．②当光栅反向移动时，光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90，则一个周期内两相信号也有4次相对变化：00→01→11→10→00．同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次减计数，在一个周期内，共可实现4次减计数，就实现了反转。2、四倍频辨向电路波形图实验二： 电容式、涡流式传感器的特性及应用实验实验目的1. 了解电容式传感器的基本结构，掌握二极管环形电桥的工作原理；2. 了解涡流式传感器的基本结构及特性，掌握涡流式传感器的工作原理及应用方法。实验装置HY-811C型传感器与检测技术实验平台，如图1所示。该平台主要由台体、主面板、各传感器组件、各传感器实验单元等组成。各实验中都要用到主面板（直流稳压电源、数字电压表、差动放大器板）、位移台架及导线。除此之外，各实验还要使用一些单独的实验模块：1. 电容式传感器实验还使用电容式传感器、电容式传感器转换电路板。2. 电涡流式传感器还使用转速与频率表（在主面板上）、涡流式传感器、涡流式传感器转换电路板、铁片、铜片和铝片、转速传感器、电机调速装备（光电传感器转换电路中）等。图1 HY-811C型传感器与检测技术实验平台电容式传感器特性实验变面积式电容传感器特性实验实验原理及电路实验电路框图如图2所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差