TS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书.doc

《TS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书.doc（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateTS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书TS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书TS-EWP-3A多传感器特性实验模块使用说明书 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司 地址：深圳市南山区蛇口沿山路43号中国科学院深圳现代产业技术创新和育成中心3号楼304室邮政编码：518067Tel： (0755) 86171153Fax： (0755)26985037E-

2、mail：openl 非常感谢您选购TS-EWP-3A多传感器特性实验模块l 在您使用之前请先仔细阅读此说明书，保证正常使用l 请将此手册妥善保存，以便随时查阅申明深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司保留所有权力。深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司（以下简称中科鸥鹏）保留在不事先通知的情况下修改本手册中的产品和产品规格等文件的权力。中科鸥鹏不承担由于使用本手册或本产品不当，所造成直接的、间接的、附带的损失和责任。产品中涉及到的电源及信号均有极性，在使用的过程中请严格按照产品标识正确分辨正负极性及量程，并避免在产品的使用过程中带电插拔，中科鸥鹏没有义务或责任对不当操作所造成的直接或间接的损失负责。-目录实

3、验一 电涡流传感器静态特性测距实验3实验二 电涡流传感器距离测量试验及误差分析实验9实验三 红外距离传感器静态特性测量实验13实验四 红外传感器距离测量与误差分析实验16实验五 模拟霍尔位置传感器静态特性测量实验20实验六 模拟霍尔位置传感器位移测量及误差分析实验23实验一 电涡流传感器静态特性测距实验一、 实验目的1 了解和掌握电涡流传感器的特点；2 利用电涡流传感器进行传感器静态特性的测量；3 利用机械结构、传感器、数据采集卡、虚拟仪器平台构建测试系统。二、 实验原理1 电涡流位移传感器原理电涡流位移传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。前置器内产生的高频振荡电流通过同轴电缆

4、流入探头线圈中，线圈将产生一个高频电磁场。当被测金属体靠近该线圈时，由于高频电磁场的作用，在金属表面上就产生感应电流，既电涡流。该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这两个磁场相互叠加就改变了原线圈的阻抗。这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率、磁导率、尺寸因子、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函数来表示。通常我们能做到控制, , ,

5、I, 这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器对信号进行处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距的变化而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的磁场强度也发生变化，磁场强度的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一化处理转化成电压（电流）变化，最终完

6、成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。所以探头与被测金属体表面距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化来测量。前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。图1-1为电涡流传感器的工作原理示意图。图1-1 电涡流传感器工作示意图主要技术指标：供电电压探头直径线性量程输出方式+24V11mm4mm15V2 最小二乘法原理给定平面上一组点，,用直线拟合。即求得，使得达到最小。三、 实验仪器和设备1 计算机 2 LabVIEW8.2以上版本3 TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4 TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5 动态显示单通道模拟信号.vi6 实验一 电涡流传感器静态特性测量实

7、验.vi四、 实验步骤1. 观测电涡流传感器的量程（1） 关闭基础实验平台的直流电源部分的开关。将电涡流传感器的电源线连接到基础实验平台的24V直流电源输出端。数据采集模块的电源线连接到多路输出电源输出端（5芯航空插头）。（2） 将电涡流传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1上（注：在对实验设备进行操作时请先把电源关闭，再进行操作，带电插拔会对设备造成损坏）。（3） 打开基础实验平台直流电源部分的开关，打开24V直流电源输出端的开关，打开数据采集模块的开关（注：该开关在数据采集模块的后面板上）。（4） 如下图1-2所示，在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“动态显示单通道模拟信号

8、.vi”实验程序。图1-2 动态显示单通道模拟信号程序面板“通道选择”设定为1（与硬件上所选择的通道号相同）、“采样频率”设定为1（“1”对应为10KHz）、“采样长度”为1024字节。设定好以上三个参数后点击如下图1-3所示的按钮运行程序，在导轨上移动滑块，观察波形图中显示的电压信号。得到采样信号的平均值，比较滑块距离与显示电压值的关系。运行按钮图1-3 程序运行按钮实验所选的电涡流传感器的线性区为：1.2mm5.2mm，不在此测量范围内时，其函数曲线将不成线性关系。（5） 将千分尺归零，将滑块上反射圆片紧紧靠在电涡流探头表面，观察此时的电压值。（6） 滑块渐渐远离传感器，观察电压数值的变化

9、，观测传感器的最大测量距离。如下图1-4所示为传感器的输出特性图1-4 电涡流传感器的输出特性2. 测算传感器的线性表达式（1） 关闭直流电源开关，连接好测量模块中电涡流传感器的电源线（24V），再连接好数据采集模块的电源线（12V）。把电涡流传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1。（2） 在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验一 电涡流传感器静态特性测量实验.vi”程序，设置“通道选择”为“1”（该通道号与硬件上所选择的通道号相同），“采样频率”为“1”（“1”对应为10KHz）。（3） 调整滑块到一个初始位置，记录下读数X0，设置每次移动千分尺的距离为0.5mm，将这两个

10、数值输入到实验程序的“起点坐标”和“采样间隔”控制变量一栏内。另外，有一点需要注意的是由于电涡流传感器的线性范围为：1.2mm5.2mm。因此，在设置起点坐标X0时，应该考虑避开传感器测量的盲区，即测量滑块的初始位置应该定位在传感器测量平面的1.2mm以外。图1-5为电涡流传感器静态特性测量实验程序面板。图1-5 电涡流传感器静态特性测量实验程序面板（4） 运行“电涡流传感器静态特性测量实验.vi”，点击“第1次采集”按钮，指示灯亮后，程序将自动记录对应电涡流传感器的读数。（5） 将千分尺向远离探头方向移动0.5mm，点击“第2次采集”按钮，依次改变测量的距离进行20次测量，采集20组数据。（

11、6） 数据采集完成后，点击“拟合”按钮进行线性拟合，程序将显示拟合曲线。进行线性拟合实验时，需要一定的耐心和细心，并且该实验结果将直接影响下一步采用电涡流传感器测距离的实验。将程序显示的20次采集到的电压数据及拟合直线表达式记录在如下表格内：表1-1 采集的20组电压值实验次数测量数据实验次数测量数据1112123134145156167178 189191020整理表1-1中的数据，在直角坐标系中绘制电压-距离曲线。计算该曲线的线性函数关系表达式，用Y=K*X+B表示，把对应的数值填入表1-2中。表1-2 电压-距离函数关系式拟合直线表达式斜率K值截距B值五、 实验报告要求l 简述实验目的和

12、原理。l 分析实验结果并总结。实验二 电涡流传感器距离测量试验及误差分析实验一、实验目的1. 了解和掌握电涡流传感器的特点；2. 利用电涡流传感器进行位移的测量；3. 利用机械结构、传感器、数据采集卡、虚拟仪器平台构建测试系统。二、实验原理1 电涡流位移传感器原理电涡流位移传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。前置器内产生的高频振荡电流通过同轴电缆流入探头线圈中，线圈将产生一个高频电磁场。当被测金属体靠近该线圈时，由于高频电磁场的作用，在金属表面上就产生感应电流，既电涡流。该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这两个磁场相互叠加就改变了原线圈的阻抗。这一变化与金属体磁导

13、率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率、磁导率、尺寸因子、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函数来表示。通常我们能做到控制, , , I, 这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器对信号进行处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的

14、距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距的变化而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的磁场强度也发生变化，磁场强度的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一化处理转化成电压（电流）变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。所以探头与被测金属体表面的距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化来测量。前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。图2-1为电涡流传感器的工作原理示意图。图2-1 电涡流传感器工作示意

15、图主要技术指标：供电电压探头直径线性量程输出方式+24V11mm4mm15V2最小二乘法原理给定平面上一组点，,用直线拟合。即求得，使得达到最小。三、实验仪器和设备1 计算机 2 LabVIEW8.2以上版本3 TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4 TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5 实验二 电涡流传感器距离测量试验及误差分析实验.vi四、实验步骤（1）电涡流传感器的工作电压为24V，把电涡流传感器的电源线接到实验台的24V电源口，信号线接到数据采集卡的通道1上，打开试验台和采集卡的电源；（2）如下图2-2所示，在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验二 电涡流传感器距

16、离测量及误差分析实验.vi”程序；图2-2 电涡流传感器距离测量及误差分析实验（2）“通道选择”为“1”（与硬件选择的通道号相同）、“采样频率”为“1”（1对应10KHz），选择完成后，点击程序运行按钮运行实验程序。（3）在进行电涡流传感器的特性测量实验中，已经记录了电涡流传感器的静态特性曲线及其线性函数Y=KX+B的K值和B值。把K值和B值分别填入程序面板的系数K和B处；当然也可以把特性测量的相关工作再做一遍点击“拟合”按钮，对测量参数进行线性拟合。记录下K值和B值。（3）在电涡流传感器的测量范围内，移动挡板，点击“距离计算”按钮计算当前挡板的实际位移值。（4）通过千分尺的读数读取当前挡板的

17、位移值，填入程序面板上的“千分尺读数”空格内；在把挡板移动前的初始位移值填入“起始坐标”处；在“当前位移”一栏内所示读数为实际挡板的位移。（5）点击“误差分析”按钮，进行相对误差的计算，在“相对误差”一栏内会显示实际读数与理论计算位移值之间的相对误差。（6）多次改变挡板的位移，重复以上实验步骤，进行多次测量，并记录多次测量的相对误差范围完成下表：实验次数千分尺读数（mm）传感器测量结果(mm)相对误差102.63321-3.19434234.466341.4813357.842161.063734711.38940.9636925811.79990.7352826911.80040.51287

18、171011.80060.340973846.075151.1697969.660471.01261022.633342.29167表2-1 采集的10组数据五、实验报告要求l 简述实验目的和原理。l 分析实验结果。 实验三 红外距离传感器静态特性测量实验一、 实验目的1. 学习labVIEW软件的使用2. 认识红外距离传感器3. 掌握传感器静态特性的测量方法二、 实验原理红外传感器基于三角测量原理，如图3-1所示，红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，获知发射角度a，偏移距L，中心矩

19、X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。 图3-1 三角测量原理 图3-2 红外传感器电压与检测距离间关系当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨出这个很小的L值是关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD的分辨率要求就越高。 红外传感器的输出是非线性的，输出电压与检测距离之间的关系如图3-2所示。从图中也可以看出，与被探测物体之间的距离小于10cm的时候，输出电压急剧升高，这就要求测量时传感器与

20、被探测物体之间距离应尽可能大于10cm。 通过红外传感器静态特性测量实验，我们可以绘出红外传感器输出电压与测量距离的函数关系。如果要利用该函数关系进行距离的测量，则需要对测量的这些数据进行线性拟合，提取函数关系式。三、 实验仪器及设备1. 计算机 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4. TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5. 实验三 红外距离传感器静态特性测量实验.vi四、 实验步骤1. 关闭直流电源开关，连接好测量模块中红外传感器的电源线（5V），再连接好数据采集模块的电源线（12V）。把红外传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1。2. 如下

21、图3-3所示，在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验二 红外距离传感器静态特性测量实验.vi”程序。图3-3 红外传感器距离测量实验程序主界面3. 设置“通道选择”为“1”（该通道号与硬件上所选择的通道号相同），“采样频率”为“1”（“1”对应为10KHz）。4. 在010CM内，由于红外传感器的输出与位移不成函数关系，在该位移内可视为红外传感器的盲区，在进行红外传感器的静态特性测量实验时如果要想把010CM这段也绘出来，则在选择第1次测量位移是可以从0点开始测量，为了较充分的表现红外传感器的线性函数关系，我们屏蔽掉了010CM这一区间，测量时位移选择从10CM开始作为红外传感

22、器的静态特性测量起始点。5. 依次选择20个测量的点，分别填入程序左侧“测量对象的采样点”一栏内，并把挡板移到定位好的相应点进行测量，每个点定位后点击对应次数的采集按钮进行该点电压的采集，如第一次采集时在“第1次采集时的量”一栏内输入对应的位移，然后点击“第1次采集”按钮采集该点处的电压值。进行20次采集后点击“画特性曲线”按钮绘出红外传感器的特性曲线。6. 记录实验过程中各个采集点的位移及其相应的电压值，填入下表3-1中。表3-1序号采集点的位移/CM采集点的电压值/mv1234567891011121314151617181920五、 实验报告要求1. 简述红外传感器的工作原理；2. 分析

23、使用红外传感器进行位移测量的方法；3. 描述红外传感器静态特性labVIEW程序的设计过程；六、 注意事项l 切勿随意带电插拔；l 在连接传感器的电源线时请分辨正负极性及量程，在连接前请先将电源关闭，连接完成后再打开电源开关。l 实验时勿让纸张或其它东西影响红外传感器的工作，以免降低红外传感器位移测量的准确度。实验四 红外传感器距离测量与误差分析实验一、 实验目的1. 学习labVIEW软件的使用；2. 认识红外距离传感器的工作原理；3. 掌握使用红外传感器进行距离测量的方法；二、 实验原理红外传感器基于三角测量原理，如图4-1所示，红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会

24、反射回来，反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，获知发射角度a，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。 图4-1 三角测量原理 图4-2 红外传感器电压与检测距离间关系当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值是关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD的分辨率要求就越高。 红外传感器的输出是非线性的，输出电压与检测距离之间

25、的关系如图4-2所示。从图中也可以看出，与被探测物体之间的距离小于10cm的时候，输出电压急剧升高，这就要求测量时传感器与被探测物体之间距离应尽可能大于10cm。 通过红外传感器静态特性测量实验，我们可以绘出红外传感器输出电压与测量距离的函数关系。如果要利用该函数关系进行距离的测量，则需要对测量的这些数据进行线性拟合，提取函数关系式。三、 实验仪器1. 计算机 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4. TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5. 实验四 红外传感器距离测量与误差分析实验.vi四、 实验步骤1. 关闭直流电源开关，连接好测量模块中红外传感

26、器的电源线（5V），再连接好数据采集模块的电源线（12V）。把红外传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1。2. 如下图4-1所示，在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验四 红外传感器距离测量与误差分析实验.vi”程序。图4-1 红外传感器距离测量与误差分析实验程序界面3. 设置“通道选择”为“1”（该通道号与硬件上所选择的通道号相同），“采样频率”为“1”（“1”对应为10KHz）。4. 选择起始坐标点，由图4-2所示可以看到红外传感器的近似线性区在10CM以外。因此起始左边点可以定位10。选择采样间隔，可以定位为5CM，即在10CM以外每5CM取一个测试点，并点击电压采集按

27、钮采集此时的电压值；5. 分别取10个点，并进行10次测量，然后点击“线性拟合”按钮拟合测量的数据；6. 记录采集的位移间隔和对应该点的电压值填入下表4-1中：表4-1采集序号采集点的位移/CM采集点的电压值/mV第1次采集第2次采集第3次采集第4次采集第5次采集第6次采集第7次采集第8次采集第9次采集第10次采集7. 记录线性拟合曲线表达式Y=KX+B及其对应的K和B的值，填入下表：线性拟合表达式对应的K值对应的B值 8. 提取拟合表达式Y=KX+B中对应的K值和B值，把这两个值填入距离测量一栏的K值和B值空格内；9. 在测量范围内重新移动挡板，点击“距离计算”按钮根据线性曲线函数完成当前距

28、离的测量；五、误差分析实验1. 在传感器的测量范围内移动挡板，并读出此时的位移值，填入“滑块位移”一栏内，再把开始测量时的起始坐标填入“起点坐标”一栏内，于是在“当前位移”一栏内可看到挡板实际移动的位移。2. 点击“误差分析”按钮，对测量数据与实际位移读数进行误差分析和计算。3. 改变挡板的位移，进行多次测量，记录所得的实验数据，填入下表内；测量次数实际距离读数传感器测得距离数据传感器与实际相对误差12345678910六 、实验报告要求1. 简述红外传感器的工作原理；2. 分析使用红外传感器进行位移测量的方法；3. 分析实验结果；七 、注意事项l 切勿随意带电插拔设备；l 注意不要将水等液体

29、洒至传感器上，以免烧坏传感器；l 实验时勿让纸张或其它东西影响红外传感器的工作，以免降低红外传感器位移测量的准确度。实验五 模拟霍尔位置传感器静态特性测量实验一、 实验目的1. 学习labVIEW软件的使用2. 认识模拟霍尔位置传感器3. 掌握传感器静态特性的测量方法二、 实验原理及思路模拟霍尔位置传感器（以下简称霍尔传感器）以SS94A1B霍尔线性位移传感器为基础。该传感器的输出电压与磁场强度（高斯）成线性关系。图5-1所示为霍尔传感器的特征曲线图。图5-1 模拟霍尔位移传感器特征曲线模拟霍尔位置传感器的输出电压跟磁场强度（高斯）成线性关系，但是，磁场强度与位移并不成线性关系啊。那怎么办呢？

30、怎么样才能让霍尔传感器的输出电压与挡板的位移联系起来呢？首先我们可以先定位一个实验起始点，假定设定为0。也就是说，实验从0点开始测量此时传感器输出的电压值，然后继续在往后取几个不同的点，记录下此时的位移。并测出此时传感器输出的电压。再用线把这几个在不同的位置测出的电压值用连线连起来，该曲线所体现出来的也就是试验中所使用的霍尔传感器的输出电压与位移的函数关系。通过实验就会发现，以上曲线并不成线性关系啊。当然，由磁场的知识也可以肯定这点：在电偶极子形成的磁场中位移与磁场并不成线性关系，但是，我们可以通过曲线拟合的方法提取出一条最逼近霍尔传感器输出电压与位移函数关系的直线，然后取最接近线性的那段曲线

31、的函数式作为进行位移测量的依据。由以上分析我们就有一个较清晰的思路了。当然，这也只是个例子，各位可以通过这个例子把该实验的思路及其方法运用到其他方面。在“实验三 模拟霍尔位置传感器特性实验”中，主要是绘出磁场中霍尔传感器输出电压与位置的函数关系。在进行“实验三 模拟霍尔位置传感器特性实验”中，才采用线性拟合的方法对以上测得的数据进行线性拟合。三、实验仪器及设备1. 计算机 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4. TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5. 实验五 模拟霍尔位置传感器特性测量实验.vi四、实验步骤1. 关闭直流电源开关，连接好测量模块中

32、模拟霍尔传感器的电源线（5V），再连接好数据采集模块的电源线（12V）。把红外传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1。2. 如下图5-2所示，在“静态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验五 模拟霍尔位置传感器特性测量实验.vi”程序。图5-2 模拟霍尔位置传感器程序面板3. 设置“通道选择”为“1”（该通道号与硬件上所选择的通道号相同），“采样频率”为“1”（“1”对应为10KHz），点击程序运行按钮，运行程序进行霍尔传感器特性曲线的绘制。4. 在靠近霍尔传感器面板处定位一个点，记录该点相对于传感器面板的距离，填入“第1次采集时的量”一栏内，然后点击“第一次采集”按钮采集该处传感器

33、输出的电压值。5. 往远离传感器的方向移动挡板（注意在挡板移动之后，在进行电压采集前要保证面板上的磁钢正对着霍尔传感器），移动一定位移后，记录此时的相对位置，填入“第2次采集时的量”一栏内，点击“第2次采集”按钮采集此处的电压值。如此重复进行20次电压的采集。6. 点击“画特性曲线”按钮描绘霍尔传感器的输出电压与位移的特性函数；7. 把每次移动的相对位移与相对应的电压值填入下表5-1中：表5-1测量序号每次测量的相对位移输出的电压值第1次测量第2次测量第3次测量第4次测量第5次测量第6次测量第7次测量第8次测量第9次测量第10次测量第11次测量第12次测量第13次测量第14次测量第15次测量第

34、16次测量第17次测量第18次测量第19次测量第20次测量五、实验报告要求1. 简述模拟霍尔位置传感器的工作原理；2. 分析使用模拟霍尔位置传感器进行特性曲线的绘制和位移测量的方法；3. 查找更多有关拟合的方法并比较优缺点；4. 描述模拟霍尔位置传感器静态特性labVIEW程序的设计过程；六 、注意事项6. 切勿随意带电插拔；7. 在连接传感器的电源线时请分辨正负极性及量程，在连接前请先将电源关闭，连接完成后再打开电源开关。8. 实验时请勿将有磁性的物体靠近霍尔传感器，以免影响测量结果。实验六 模拟霍尔位置传感器位移测量及误差分析实验一、 实验目的1. 学习labVIEW软件的使用；2. 认识

35、模拟霍尔位置传感器进行位移测量的工作原理；3. 掌握使用模拟霍尔位置传感器进行位移测量的方法；二、实验原理及思路模拟霍尔位置传感器（以下简称霍尔传感器）以SS94A1B霍尔线性位移传感器为基础。该传感器的输出电压与磁场强度（高斯）成线性关系。图6-1所示为霍尔传感器的特征曲线图。图6-1 模拟霍尔位移传感器特征曲线模拟霍尔位置传感器的输出电压跟磁场强度（高斯）成线性关系，但是，磁场强度与位移并不成线性关系啊。那怎么办呢？怎么样才能让霍尔传感器的输出电压与挡板的位移联系起来呢？首先我们可以先定位一个实验起始点，假定设定为0。也就是说，实验从0点开始测量此时传感器输出的电压值，然后继续在往后取几个

36、不同的点，记录下此时的位移。并测出此时传感器输出的电压。再用线把这几个在不同的位置测出的电压值用连线连起来，该曲线所体现出来的也就是试验中所使用的霍尔传感器的输出电压与位移的函数关系。通过实验就会发现，以上曲线并不成线性关系啊。当然，由磁场的知识也可以肯定这点：在电偶极子形成的磁场中位移与磁场并不成线性关系，但是，我们可以通过曲线拟合的方法提取出一条最逼近霍尔传感器输出电压与位移函数关系的直线，然后取最接近线性的那段曲线的函数式作为进行位移测量的依据。由以上分析我们就有一个较清晰的思路了。当然，这也只是个例子，各位可以通过这个例子把该实验的思路及其方法运用到其他方面。在“实验三 模拟霍尔位置传

37、感器位移测量实验”中，首先会对测量数据进行线性拟合，然后提取线性函数关系式，最后再按照该关系式进行位移的测量然后验证并分析误差。三、实验仪器1. 计算机 2. LabVIEW8.2以上版本3. TS-INQ-8U多通道数据采集模块 4. TS-EMP-3A多传感器特性实验模块5. 实验六 模拟霍尔位置传感器位移测量与误差分析实验.vi四、实验步骤1. 先关闭基础实验台直流电源部分的电源开关，模拟霍尔位置传感器的工作电压为5V，把霍尔传感器的电源线接到基础试验台的5V电源接口处，另把传感器的数据线接到数据采集模块的通道1上。 2. 打开基础试验台和数据采集卡的电源；3. 如下图5-2所示，在“静

38、态特性及位移测量实验程序VI”文件夹中打开“实验六 模拟霍尔位置传感器位移测量与误差分析实验.vi”程序。图6-2 模拟霍尔位置传感器距离测量实验程序4. 数据采集模块的“通道选择”为“1”（选择的通道要与实际数据线使用的通道号吻合）、“采样频率”选择“1”（“1”对应为10KHz），点击程序运行按钮运行实验程序。5. 在软件界面选择起始坐标点可设为0，选择采样间隔，可设为0.5mm，实验模块上千分尺的分辨率为0.01mm，千分尺旋转一圈为0.5mm；6. 把千分尺归零，挡板靠近霍尔传感器，并保证挡板上的磁钢要正对着霍尔传感器的感应面。在靠近霍尔传感器处定位一点作为起始坐标点，把该点的相对位移

39、填入“起点坐标”一栏内。“采样间隔”也可设为0.5mm；7. 在起始坐标点往远离传感器的方向上分别取10个点，并进行10次测量，然后点击“拟合”按钮拟合测量的数据；8. 记录采集的位移间隔和对应该点的电压值填入下表：采集序号采集点的位移/mm采集点的电压值/mV第1次采集第2次采集第3次采集第4次采集第5次采集第6次采集第7次采集第8次采集第9次采集第10次采集9. 记录线性拟合曲线表达式Y=KX+B及其对应的K和B的值，填入下表：线性拟合表达式对应的K值对应的B值10. 提取拟合表达式Y=KX+B中对应的K值和B值，把这两个值填入距离测量一栏的K值和B值空格内,11. 重新调节千分尺的位移，

40、点击“距离计算”按钮，根据线性曲线函数进行当前距离的测量；五、误差分析实验1. 在传感器的线性测量范围内调整千分尺的位移，并读出此时的位移值，填入“实际读数”一栏内，再把开始测量时的起始坐标填入“起始坐标”一栏内，于是在“当前位移”一栏内可看到挡板实际移动的位移。2. 点击“误差分析”按钮，对测量数据与实际位移读数进行误差分析和计算。3. 改变挡板的位移，进行多次测量，记录所得的实验数据，填入下表内；测量次数实际距离读数传感器测得距离数据传感器与实际相对误差12345678910六、实验报告要求1. 简述模拟霍尔位置传感器的工作原理；2. 分析使用模拟霍尔位置传感器进行特性曲线的绘制和位移测量的方法；3. 用多种拟合方法拟合实验曲线，并分析优缺点；4. 描述模拟霍尔位置传感器静态特性labVIEW程序的设计过程；5. 分析实验结果；七 、注意事项l 切勿随意带电插拔；l 在挡板移动过程中请务必保证挡板上的磁钢要正对着霍尔传感器的感应面；l 注意勿将水等液体洒到传感器电路板上，以免烧坏传感器；l 实验时请勿将有磁性的物体靠近霍尔传感器，以免影响测量结果。