机械制造传感器与测试技术实验 2：位移测量.docx

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1、实验2位移测量实验一、实验目的：1. 了解电容式传感器结构及其特点了解霍尔式传感器原理与应用2. 了解电涡流传感器的工作原理和性能了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理：利用平板电容C= A/d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选 择、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测 谷物干燥度（变）、测微小位移（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。根据霍尔效应，霍尔电势Uh = KhIB,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可 以进行位移测量。通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损 耗，而涡流损耗与导电体离线

2、圈的距离有关，因此可以进行位移测量。传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤 端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端 部是工作端亦称探头，它与被测体相距X,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测 体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电 量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。三、实验所需部件：电容传感器、电容传感器实验模板、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源、导线若干。四、实验步骤：1、 按图11

3、安装示意图将测微头和电容传感器装于电容传感器模板上。将传感 器引线插头插入实验模板的插座中。2、 将电容传感器实验模板的输出端Vol与数显表单元Vi相接（插入主控箱Vi 孔）,Rw调节到中间位置。接主控箱数显表图1 1电容传感器位移实验接线图3、接入15V电源旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值V,填入表1一1。表1 1电容式传感器位移X与输出电压VX(mm)V(mv)根据表（1-1）数据，计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差5 f。4、霍尔传感器按图12安装。将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验模板的连接按图13进行连接。1、3为电源4V,2

4、、4为输出。5、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，再调节Rwi使数显表指示为零。6、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变,将读数填入表1一2。测微头图12霍尔传感器安装示意图表1-2霍尔传感器位移X与输出电压VX (mm)V(mv)作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。图13霍尔传感器位移一一直流激励实验接线图7、根据图14安装电涡流传感器。8、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。9、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件, 见图1一5。10、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。m

5、uU图14电涡流传感器安装示意图接主控箱电源输出H-15VH-15V接主控箱数显表图15电涡流传感器位移实验接线图11、将实验模板输出端V。与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20Vo 12、从主控台接入+15V直流电源到实验模板上标有+ 15V的插孔中。13、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔 0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表13。表1 3电涡流传感器位移X与输出电压VX (mm)V(v)14、将原铁圆片换成铜圆片，重复上述步骤，进行被测体为铜圆片时的位移特性测试，记入表1 一4。表14被测体为铜圆片时的位移与输出

6、电压数据X (mm)V(v)15、据表13、14数据，画出VX曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3 mm及5mm时的灵敏度和线性度。16、根据图16安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发 光管D及光电转换管T相接。测微头图16光纤传感器安装示意图17、将光纤实验模板输出端Vo1与数显单元相连，见图17。接主控箱电源输出调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。18、接主控箱数显表19、20、实验模板接入15V电源，合上主控箱电源开关，调Rw使数显表显示为零。旋转测微头，被测体离开探头，每隔。.lmm读出数显表值，将其填入表15。表15光纤位移传感器输出电压与位移数据根据表15数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时灵敏度和非X (mm)V(v)线性误差。