電氣測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2015

1、電氣測量與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)電 氣 工 程 及 自 動 化 學(xué) 院2015.4實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 進(jìn) 度 表周次星期節(jié)次實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)類型11一第二大節(jié)實(shí)驗(yàn)一：2.4電容式傳感器位移測量實(shí)驗(yàn)21、掌握電容式傳感器測試電路連接方法、工作原理；2、掌握電容式傳感器測試位移的方法。五第一大節(jié)實(shí)驗(yàn)二：2.1、2.3電阻式傳感器電橋性能實(shí)驗(yàn)21、了解金屬箔式電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)；2、觀察金屬箔式電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；3、掌握單臂、全橋工作原理和性能測試方法。12一第二大節(jié)實(shí)驗(yàn)三：2.5霍爾式傳感器直流激勵位移實(shí)驗(yàn)21、了解霍爾式傳感器的工作原理；2、掌握霍爾式傳感器直流激勵特性測試方法

2、。五第一大節(jié)實(shí)驗(yàn)四：2.6電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)21、了解電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)；2、掌握電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。第1章 傳感信號檢測與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱說明書1.1實(shí)驗(yàn)箱的組成系統(tǒng)硬件主要由三部分構(gòu)成：電源模塊、傳感信號檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊、傳感信號數(shù)字處理模塊。三個(gè)模塊各自分立，相互間通過信號線連接。1.2系統(tǒng)電源模塊系統(tǒng)電源模塊具體由傳感信號檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊供電電路和傳感信號數(shù)字處理模塊供電電路兩部分構(gòu)成。工作原理為交流變直流。為確保系統(tǒng)用電安全和模擬電路與數(shù)字電路兩區(qū)域的完全的電氣隔離，提高系統(tǒng)電路本身的抗電氣干擾性能，采用了雙繞組輸出的單相隔離變壓器。模擬電路模塊供電直流穩(wěn)壓電源：

3、±15V，±5V。數(shù)字電路模塊供電直流穩(wěn)壓電源；+5V，+3.3V1.3傳感信號檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊傳感信號檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊電氣部分具體包括：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電容傳感器?shí)驗(yàn)?zāi)０?、溫度傳感器?shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?yīng)變片實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、以及三種不同性能與功能信號調(diào)理電路模板。具體布局見圖1.1所示。 圖1.1傳感信號檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊布局圖1.3.1應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍛?yīng)變片式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迦鐖D1.3.1所示。圖1.3.1應(yīng)變片式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍖?shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞1、R2、R3、R4為金屬箔式電阻應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的5個(gè)電阻符號下面是空的，其中4個(gè)組成電橋模型是為實(shí)驗(yàn)者組成電橋方便而設(shè)

4、，面板上虛線所示電阻為虛設(shè)，僅為組橋提供插座。具體包括：應(yīng)變片式單臂電橋連接電路、應(yīng)變片式半橋連接電路、應(yīng)變片式全橋連接電路。圖中的實(shí)線表示電路連接線。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中4片金屬箔式電阻應(yīng)變片已安裝在平行式懸臂梁上，如圖1.3.1所示。左上角應(yīng)變片為R1；右上角為R4；左下角為R2；右下角為R3。當(dāng)傳感器托盤支點(diǎn)受壓時(shí)，R1、R4阻值增加，R2、R3阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬用進(jìn)行測量判別。常態(tài)時(shí)應(yīng)變片阻值為350。加熱電阻也已安裝在懸臂梁下面，加熱絲電阻值為50左右。 此4片應(yīng)變片已連接在應(yīng)變片式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏降腞1、R2、R3、R4上。 圖1.3.1金屬箔式電阻應(yīng)變片安裝示意圖1.3.2電容

5、傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娙輦鞲衅鲗?shí)驗(yàn)?zāi)０迦鐖D1.3.2所示。電路由三部分構(gòu)成：555多諧振蕩電路、環(huán)形二極管充放電法測量電容電路、L型高低通濾波電路。電路后續(xù)輸出端VO1接一級差動放大電路。圖1.3.2電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹?）環(huán)形二極管充放電法測量電容電路工作原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的電容傳感器測量電路選用環(huán)形二極管充放電法測量電容電路。工作原理圖如圖1.3.3所示。555時(shí)基芯片構(gòu)成多諧振蕩電路，作為環(huán)形二極管充放電法測量電容電路的脈沖激勵源。C3與L1構(gòu)成無源L型高通濾波器； L2與C5構(gòu)成無源L型低通濾波器。圖1.3.3 環(huán)形二極管充放電法測量電容電路工作原理示意圖環(huán)形二極管充放電法測量電容電路工作原理

6、：e為正半周時(shí)，方波由E1躍變到E2時(shí)，電容Cx1和CX2兩端的電壓皆由E1充電到E2。對電容Cx1充電的電流i1，對CX2充電的電流i3.。VD2、 VD4一直處于截止?fàn)顟B(tài)。在T1這段時(shí)間內(nèi)由A點(diǎn)向C點(diǎn)流動的電荷量為 q1=CX2(E2-E1)；。e為負(fù)半周時(shí)，方波由E2返回到E1時(shí)，Cx1、CX2放電， 它們兩端的電壓由E2下降到E1，放電電流i2、 i4。在放電過程中(T2時(shí)間內(nèi))，VD1、VD3截止。在T2這段時(shí)間內(nèi)由C點(diǎn)向A點(diǎn)流過的電荷量為q2=Cx1(E2-E1)。流過A、C支路的瞬時(shí)電流的平均值I為 ：E為方波的幅值，E=E2-E1。 I正比于Cx。 （2）電容傳感器結(jié)構(gòu)原理本實(shí)

7、驗(yàn)系統(tǒng)的電容傳感器可以測量0±2.5mm的距離，傳感器由兩組定片和一組動片組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3.4所示：當(dāng)動片上、下改變位置，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為差動電容。將上層定片與動片形成的電容定位Cx1，下層定片與動片形成的電容定為Cx2，當(dāng)Cx1 和Cx2接入橋路作為相鄰臂時(shí)，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與動片的位移有關(guān)。圖1.3.4圓筒式變面積差動結(jié)構(gòu)電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖（3）測微頭的組成和讀數(shù)方法電容傳感器測試位移實(shí)驗(yàn)需要正確安裝與使用測微頭。測微頭的結(jié)構(gòu)組成和讀數(shù)方法如圖1.3.5所示：圖1.3.5測微頭結(jié)構(gòu)組成與讀數(shù)方法示意圖測

8、微頭組成： 測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線(1格)，另一排是半毫米刻線(.格)；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線(.格)。用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時(shí)，測桿就沿軸線方向進(jìn)退。微分筒每轉(zhuǎn)過1格，測桿沿軸方向移動微小位移.毫米，這也叫測微頭的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對準(zhǔn)微分筒上的數(shù)值、可以估讀110分度，如圖1.3.5甲讀數(shù)為.，不是.；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時(shí)，應(yīng)看微分筒的示值是

9、否過零，如圖1.3.5乙已過零則讀.；如圖1.3.5丙未過零，則不應(yīng)讀為，讀數(shù)應(yīng)為.。測微頭使用：測微頭在實(shí)驗(yàn)中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到處(為了保留測桿軸向前、后位移的余量)，再將測微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套(測微頭整體移動)使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置(視具體實(shí)驗(yàn)而定)時(shí)再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時(shí)，被測體就會隨測桿而位移。1.3.3霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０寤魻杺鞲衅鲗?shí)驗(yàn)?zāi)０迦鐖D1.3.6所示。圖1.3.6霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０灞緦?shí)驗(yàn)系統(tǒng)中霍爾傳感器安裝位置與方法如圖1.3.7所示：

10、圖1.3.7霍爾傳感器安裝示意圖霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)，把相關(guān)測試量轉(zhuǎn)換為電動勢的變化。霍爾效應(yīng)把一塊載流子導(dǎo)體置于靜止的磁場中，當(dāng)載流子導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，在垂直于電流方向和磁場的方向上就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電勢，此載流子導(dǎo)體稱為霍爾元件或霍爾片?；魻栃?yīng)原理示意圖如圖1.3.8所示。圖1.3.8 霍爾效應(yīng)原理示意圖一塊N型半導(dǎo)體，長為l ，寬為 b ，厚度為h的，在半導(dǎo)體長度方向通以電流I，將其置于的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中（磁場強(qiáng)度方向垂直于半導(dǎo)體平面），則半導(dǎo)體中的載流子電子將會受到洛侖茲力的作用，根據(jù)物理學(xué)知識:式中 q0 電子的電荷量；v半導(dǎo)體

11、中電子的運(yùn)動速度； B磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度FL方向如圖1.3.8所示。在力FL的作用下，按長度方向運(yùn)動的電子將會向半導(dǎo)體的一側(cè)偏移，形成電子累積，而在另一側(cè)將會累積正電荷，從而又在兩側(cè)之間形成一附加內(nèi)場EH ,即霍爾電場。此時(shí)霍爾電場EH兩端之間的電位差UH 霍爾電勢）為：霍爾常數(shù) RH： 霍爾元件靈敏度（靈敏系數(shù)）KH ：所以霍爾電勢與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和激勵電流I成正比，與霍爾片厚度長反比。因而在實(shí)際應(yīng)用中為了提高靈敏系數(shù)，霍爾元件常常制成薄片形狀。霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡單，它由霍爾片、引線和殼體三部分構(gòu)成，如圖1.3.9(a)所示?；魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體薄片，在它的四個(gè)端面引出四根引線，其中引線1和3

12、為激勵電壓或電流引線，稱為激勵電極。引線2和4為霍爾電勢輸出引線，稱為霍爾電極。 其等效電路和電路符號如圖1.3.9(b)所示?；魻柶牧铣Ｓ玫闹饕墟N、硅、砷化銦、銻化銦等半導(dǎo)體材料，霍爾元件殼體由不具有導(dǎo)磁性的金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝而成。圖1.3.9 霍爾元件結(jié)構(gòu)外形、圖形符號、基本測量電路示意圖1.3.4信號調(diào)理電路模板本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)信號調(diào)理電路模板由三種類型電路、三個(gè)模塊構(gòu)成：（1）三運(yùn)放高共模抑制比放大電路，也稱為儀表放大器（精密放大器），如圖1.3.16(a)所示。反向比例放大電路的作用主要是用于放大電路的輸出調(diào)零。RW9為增益調(diào)節(jié)電位。RW10為調(diào)零電位器。（2）差分比例運(yùn)算電路：

13、可把差動傳感信號轉(zhuǎn)換為單一的放大的電壓信號輸出?？捎行У匾种乒材８蓴_電壓的影響。如圖1.3.16 (b)所示。（3）模擬信號幅值衰減處理模塊：如圖1.3.16 (c)所示。此電路模塊的主要作用是把幅值在±14之間的模擬傳感器信號衰減變換為02.5V的信號范圍，然后再提供給數(shù)字信號處理模塊的信號輸入端子，以進(jìn)行傳感信號的數(shù)字化顯示處理。 (a) (b) (c)圖1.3.16 信號調(diào)理電路模板第2章 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2.1 電阻應(yīng)變片式傳感器單橋性能實(shí)驗(yàn)2.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解金屬箔式電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)；2、觀察金屬箔式電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；3、掌握單橋工作原理和性能測試方法。2

14、.1.2實(shí)驗(yàn)原理電阻應(yīng)變效應(yīng)：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化。描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： RRK 式中：RR為電阻絲電阻相對變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L為電阻絲長度相對變化。金屬箔式電阻應(yīng)變片是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(tài)變化。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為R1R1、R2R2、R3R3、R4R4。對單橋輸出電壓近似值 Uo1= EK/

15、4。單橋、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。如圖2.1所示R5、R6、R7為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個(gè)單橋，其輸出電壓：Uo= （2.1.1）E為電橋電源電壓，R為固定電阻值，式2.1表明單橋輸出為非線性，非線性誤差為=。 圖2.1.1單橋測試連接電路原理示意圖2.1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備與元器件電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)摸板、電阻應(yīng)變式傳感器、信號調(diào)理電路模板、托盤、砝碼、4位數(shù)顯萬用表2.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1、按照圖2.1.1所示直流單橋測試連接電路原理示意圖進(jìn)行電路接線。接線示意圖如圖2.1.2所示。圖2.1.2單橋測試電路連接示意圖2、放大器輸出調(diào)零：將圖2.1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝?/p>

16、線暫時(shí)脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi0)；調(diào)節(jié)儀表放大器的增益電位器RW9大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈)；電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，接通電源開關(guān)，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW10，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單橋?qū)嶒?yàn)：去除放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開的引線復(fù)原(見圖2.1.2接線圖)。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W7，使電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表2.1.1，并畫出實(shí)驗(yàn)曲線。表2.1.1 單橋性能測試重量(g)電壓(mv)

17、4、根據(jù)表2.1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差。說明：=m/yFS ×100，式中m為輸出值（多次測量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。2.3電阻應(yīng)變片式傳感器全橋性能實(shí)驗(yàn)2.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握全橋電路連接方法、工作原理和性能測試方法；2、了解全橋電路的優(yōu)點(diǎn)；3、比較單橋、全橋三種電路的性能差異。2.3.2實(shí)驗(yàn)原理全橋電路是將電橋的四個(gè)橋臂電阻均接入電阻應(yīng)變片，工作原理示意圖如圖2.3.1所示。全橋連接時(shí)要注意：對臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，否則相互抵消沒有輸出。

18、當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1R2R3R4，其變化值R1R2R3R4時(shí)，其橋路輸出電壓U03KE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。圖2.3.1全橋測試連接電路原理示意圖2.3.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備與元器件電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)摸板、電阻應(yīng)變式傳感器、信號調(diào)理電路模板、托盤、砝碼、4位數(shù)顯萬用表2.3.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1、按照圖2.3.1所示全橋測試連接電路原理示意圖進(jìn)行電路接線。接線示意圖如圖2.3.2所示。注意：為了接線圖的清晰表達(dá)，圖2.3.2中只繪制了部分接線，應(yīng)將模板左上方 R1R4四個(gè)電阻，按全橋結(jié)構(gòu)中所標(biāo)識的受力示意，用實(shí)際導(dǎo)線將它們分別接入，構(gòu)成實(shí)際的全橋測試電路。

19、圖2.3.2全橋測試電路連接示意圖2、放大器輸出調(diào)零：將圖2.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時(shí)脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi0)；調(diào)節(jié)儀表放大器的增益電位器RW9大約到中間位置(先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈)；電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，接通電源開關(guān)，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW10，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片全橋?qū)嶒?yàn)：去除放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開的引線復(fù)原(見圖2. 3.2接線圖)。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W7，使電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g（或500 g）砝碼

20、加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表2.3.1，并畫出實(shí)驗(yàn)曲線。計(jì)算靈敏度SUW，非線性誤差=m/yFS ×100。表2.3.1全橋性能測試重量(g)電壓(mv)2.3.5 思考題：1、測量中，當(dāng)兩組對邊（R1、R3為對邊）電阻值R相同時(shí)，即R1R3，R2R4，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。2、比較單臂、全橋三種電路的性能差異。三種電橋連接示意圖如圖2.3.3所示。根據(jù)其靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析比較，闡述理由。注意：實(shí)驗(yàn)2.1、2.2、2.3中的放大器增益必須設(shè)定相同。2.4電容式傳感器位移測量實(shí)驗(yàn)2.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)；2、掌握電

21、容式傳感器測試電路連接方法、工作原理；3、掌握電容式傳感器測試位移的方法。2.4.2實(shí)驗(yàn)原理由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量求解表達(dá)式為：CAd。為電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；A為兩平行極板所覆蓋的面積；d為兩平行極板之間的距離。當(dāng)被測單數(shù)變化使得表達(dá)式中、A、d中三個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，則電容量C也隨之變化。若要保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)將被測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。本實(shí)驗(yàn)所采用的傳感器為圓筒式變面積差動結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，如圖2.4.1所示：它是有二個(gè)圓筒和一個(gè)圓柱組成的設(shè)圓筒的半徑為R；圓柱的半徑為r；x為內(nèi)、外電極重

22、疊部分的長度，則電容量為C=2pln(Rr)。圖中C1、C2是差動連接，當(dāng)圖中重疊部分長度x發(fā)生變化，產(chǎn)生X位移時(shí)，電容量的變化量為：C=C1C2=2p2Xln(Rr)，式中、2p、ln(Rr)為常數(shù)，說明C與位移X成正比，配上配套測量電路就能測量位移。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電容傳感器測量電路由三部分構(gòu)成：555多諧振蕩電路、二極管雙T型網(wǎng)絡(luò)、LC濾波限幅電路。后續(xù)VO1接一級比例運(yùn)算放大電路。具體工作原理見第1章3.2。圖2.4.1 圓筒式變面積差動結(jié)構(gòu)電容式位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖2.4.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備與元器件電容式傳感器實(shí)驗(yàn)摸板、電容傳感器、測微頭、4位數(shù)顯萬用表2.4.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1、將測微頭與電容

23、式傳感器正確安裝在實(shí)驗(yàn)箱上對應(yīng)的傳感器支架上。測微頭的使用見第1章3.2。連接電容傳感器時(shí)要注意：一般兩個(gè)靜極片分別為“1”、“2”號引線，動極片為“3”號引線。將電容Cx1 和Cx2兩個(gè)靜片的連線分別插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腃in1 和Cin2兩個(gè)插孔上，動極板連線插地插孔Cin3。安裝與接線如圖2.4.2所示。圖2.4.2 電容式傳感器測量位移電路連接示意圖2、將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w3調(diào)節(jié)到中間位置(方法：逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底再順時(shí)傳圈)。3、將電壓表量程(顯示選擇)開關(guān)打到檔，旋轉(zhuǎn)測微頭，改變電容傳感器的動極板位置，使電壓表顯示 ，再轉(zhuǎn)動測微頭，改變電容傳感器動極板的位置，每隔0.2mm記下位移X與

24、輸出電壓值，將數(shù)據(jù)填入表2.4.1中，并作出實(shí)驗(yàn)曲線(這樣單行程位移方向做實(shí)驗(yàn)可以消除測微頭的回差)。 表2.4.1電容傳感器位移測量X(mm) V(mv)4、 根據(jù)表2.4.1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差。2.4.5 思考題：什么是電容式傳感器的邊緣效應(yīng)？它會對傳感器的性能帶來哪些不利影響？2.5霍爾式傳感器直流激勵位移實(shí)驗(yàn)2.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解霍爾式傳感器的工作原理；2、掌握霍爾式傳感器直流激勵特性測試方法。2.5.2實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)霍爾效應(yīng)（具體原理見第1章3.3），霍爾電勢UHKHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場中運(yùn)動時(shí)，它的電勢會發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)進(jìn)行位移測量。本實(shí)驗(yàn)

25、霍爾式傳感器直流激勵位移測試電路的工作原理示意圖如圖2.5.1所示。圖2.5.1霍爾式傳感器直流激勵位移測試電路示意圖2.5.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備與元器件霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)摸板、霍爾傳感器、測微頭、4位數(shù)顯萬用表2.5.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1、將測微頭與霍爾傳感器正確安裝在實(shí)驗(yàn)箱上對應(yīng)的傳感器支架上。安裝與接線如圖2.5.2所示。注意：霍爾傳感器接線插座的“1”、“3”端為電源激勵線，“2”、“4” 端為霍爾電勢輸出引線端?；魻栯妱葺敵鲆€端可選擇差動放大電路或儀表放大電路。圖2.5.2 霍爾傳感器(直流激勵)位移實(shí)驗(yàn)接線示意圖2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1使數(shù)顯表指示為零。3、以某個(gè)方向調(diào)節(jié)測微頭2位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)；再反方向調(diào)節(jié)測微頭每增加0.2mm記下一個(gè)讀數(shù)(建議做4位移)，將讀數(shù)填入表2.5.1。表2.5.1霍爾傳感器位移測量X（mm）V(mv)4、作出VX曲線，計(jì)算不同測量范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。2.5.5 思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？2.6電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)2.6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)；2、掌握電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。2.6.2實(shí)驗(yàn)原理電渦流傳感器的工作原理主要是依據(jù)電渦流