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《机械工程测试技术》实验指导书

实验一、霍尔传感器的直流激励特性

一、实验目的

加深对霍尔传感器静态特性的理解。掌握灵敏度、非线

性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握

数据处理方法。

二、实验原理

当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感

应强度。本实验仪为霍尔位移传感器。在极性相反、磁场强

度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制

电流I不变时，Vh与B成正比。若磁场在一定范围内沿X方

向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动

时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。霍尔

电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了

霍尔元件位移的方向。

三、实验步骤

1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电

压表置2V档，直流稳压电源置±2V

档。

2.3.4.5.

.RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。

差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。

使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指

示为零。

上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向

下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开

始向下移动，建议每读一数，记下电压表指示并填入下表

X(mm）V(v)X(mm)V(v)6.用以上的位移和输出电压

数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X

曲线,指出线性范围。

7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”

对数据进行处理，并计算两点

联线的斜率，即得到灵敏度值。

实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的

线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位

移测量的灵敏度也就越大。

四、思考题

1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势

为0。

2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出

波形如何？

实验二、电容传感器的直流特性

实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。掌握灵

敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，

掌握数据处理方法。

实验步骤

1.按图7－1差动放大器“+”、“－”输入端对地短

接，旋动放大器调零电位器，使

低通滤波器输出为零。电容变换器增益，处于最大位置。

2.差动放大器增益旋钮开到中间，V/F表打到2V档，

调节测微头，使输出为零。3.旋动测微头，改变振动台位

置，每次，记下此时测微器的读数及电压表的读

数，直至电容动片与上静片复盖面积最大为止。

X(mm)V(v)4.退回测微器至初始位置。并开始

以相反方向旋动。同上法记下X值：

X(mm)V(v)5.用以上的位移和输出电压数据，

绘出电容传感器静态特性的位移和输出电压V－X

特性曲线。

6.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”

对数据进行处理，并计算两点

联线的斜率，即得到灵敏度值。

思考题

1.为什么要采用差动电容结构？2.观察差动电

容传感器，试推导覆盖面积而变化的表达式。

实验三、金属箔式应变片－－单臂单桥的特性一.实

验原理

金属箔式应变片是利用栅状金属片代替栅状金属丝。金

属箔栅上丝系用光刻技术制造,线条均匀,尺寸准确,限值一

致性好。箔片厚约1~10μm,散热性好。把应变片用特制胶水

粘固再弹性元件或需要测量变形的物体表面上。在外力的作

用下,电阻丝随该物体一起变形,其电阻值发生相应变化。此

被测量转换为电阻变。.单臂单桥这里是直流电桥,四个桥臂

电阻分别为R1、R2、R3、R4,其中R4为电阻应变片。电桥调

对称平衡后R1=R2,R3=R4。这是通常所说的第一种对称电桥,

电桥工作在第一种对称形式下可获得最大的灵敏度。

二.实验步骤

1.将差动放大其调零(