北航自动化信号与测试实验报告(4组).docVIP

 2011- 2012 学年 第二学期 实验一 电涡流传感器实验 实验二 电容式传感器实验 实验三 PSD光电位置传感器实验 实验四 超声测距实验 班级 392311 学院 高等工程 姓名 李 柏 学号 3903·2415 2012年5月2日 实验1 电涡流传感器实验 一、实验目的 了解电涡流传感器原理 了解不同被测材料对电涡流传感器的影响 二、实验仪器 电涡流传感器实验模块 DS5062CE示波器 WD990型微机电源：±12V VC9804A型万用表 电源连接电缆 螺旋测微仪 等。 实验原理 电涡流传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上会感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。 图1.1 涡流式位移传感器基本结构及工作原理 实验步骤 用电源电缆连接电源和电涡流式传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地。安装电涡流线圈与涡流片（铁片，黑色），两者须保持平行；电涡流探头插头插入变换器插孔；安装好测微仪，涡流变换器输出端Vout接电压表20V档。打开微机电源，用测微仪带动涡流片移动，当涡流片完全紧贴线圈时输出电压为零（如不为零可适当改变支架中的线圈角度），然后旋动测微仪使涡流片离开线圈，从电压表有读数时每隔0.2mm记录一个电压值，将V、X数值填入表1，作出V-X曲线。示波器接电涡流式传感器实验模块的探头入插孔，观察电涡流传感器的激励信号频率，随着线圈与电涡流片距离的变化，信号幅度也发生变化，当涡流片紧贴线圈时电路停振，输出为零。记录此现象。更换涡流片（铜片，金色），进行测试并记录数据，填入表2。在同一坐标上作出V-X曲线。更换涡流片（铝片，银色），进行测试并记录数据，填入表3。在同一坐标上作出V-X曲线。 数据处理 1.5.1 原始数据 表1.1 涡流片为铁片数据 X/mm 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 Vo/V 0 0.38 0.65 0.88 1.08 1.28 1.47 1.66 1.83 X/mm 4.1 4.3 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 Vo/V 2.00 2.16 2.32 2.46 2.60 2.74 2.86 2.98 3.09 表1.2 涡流片为铜片数据 X/mm 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 Vo/V 1.73 1.73 1.77 1.85 1.92 2.00 2.12 2.35 2.58 X/mm 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 Vo/V 2.79 2.97 3.14 3.28 3.42 3.53 3.64 3.73 3.82 表1.3 涡流片为铝片数据 X/mm 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 Vo/V 2.02 2.02 2.09 2.17 2.25 2.32 2.46 2.68 2.89 X/mm 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 Vo/V 3.07 3.24 3.38 3.51 3.62 3.72 3.81 3.89 3.96 1.5.2 数据处理 在此合电压-位移曲线如图1.2所示 图1.2 实际测量曲线 根据最小二乘公式，将曲线拟合直线如下： 铁：y=0.8699x - 1.6772 r=0.9913 铜：y=0.7118x + 1.2636 r=0.9882 铝：y=0.6582x + 1.5020 r=0.9902 实验总结 实验2 电容式传感器实验 实验目的 了解电容式传感器原理及位移测量的原理。 实验仪器 电容传感器实验模块 其余同实验1. 实验原理 差动式同轴变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化。原理图如图2.1所示： 图2.1 电容式传感器工作原理 实验步骤 用电源电缆连接电源和电容传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地。 观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，按图1接好实验线路，增益适当。 打开微机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。