自动化1204班 蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545
实验七：
一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理：利用平板电容C=εA/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ε、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(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏
检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤：
1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图
7-1 电容传感器位移实验接线图
3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。 X(mm) V(mv) 5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。
图（7-1） 五、思考题：
试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？
答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同 不同之处在于 电容面板的面积应适当增大 使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理
由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1%
实验八 直流激励时霍尔式传感器位移特性实验
一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。
它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。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。图8-1 霍尔效应原理
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、±
15Ｖ、测微头、数显单元。
四、实验步骤：
1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔传感器安装示意图
2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2使数显表指示为零。
图8-3 霍尔传感器位移 直流激励实验接线图
3、旋转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8-1。 表8-1 X(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。 五、思考题：
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？
答：反应的是磁场强度B的变化。
六 数据处理
用excle计算如下：
Excel处理 x-v图像
由以上的图线和表格数据可以得到： 系统灵敏度S=657.07
非线性误差δf=129.68/5570=2.33%
实验九 电涡流传感器
一、 实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：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圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数
显单元、测微头、铁圆片。 四、验步骤：
１.根据图9-3 安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
３、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（传感器屏蔽层接地）。
４、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。
５、将实验模板输出端V0 与数显单元输入端Vi 相接。数显表量程切换开关
选择电压20V 档。
６、用连接导线从主控台接入＋15V 直流电源到模板上标有+15V 的插孔中。 ７、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9-1。
表9-1 电涡流传感器位移X 与输出电压数据 X(mm) V(mv) 8、根据表9-1 数据，画出V-X 曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的佳工作点，试计算量程为1mm、3mm 及5mm 时的灵敏度和 线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
实验线路图：
电涡流传感器安装示意图
五、思考题：
1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何 设计传感器？
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。 答：1，与电涡流传感器能够产生磁场大小有关，还与被测体的材质有关；如果要测量正负5伏的量程 让传感器中空 被测物体靠近一侧是会远离另外一侧 从而保证测量范围。
2.在保证精度的情况下尽量使用量程大的传感器。
六：实验数据处理
Excel处理数据和绘图如下：
总实验数据图线
实验数据记录如下：
有以上数据可以计算有：
当量程为5mm时：系统灵敏度S=1.5815
非线性误差δf=0.268/7.86=3.41%
当量程为3mm时：系统灵敏度S=1.6666
非线性误差δf=0.2205/5.09=4.33% 当量程为1mm时：系统灵敏度S=1.7429 非线性误差δf=0.2205/1.78=12.4% 实验十光纤传感器
一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成Y 型光 纤，探头为半圆分布，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即探头，它与被测体相距Ｘ， 由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接 收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与 间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。
图11-3 光纤位移特性曲线
三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微 头、直流源±15V、反射面。 四、实验步骤： 1、根据图11-4 安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上光电变换座孔上。 其内部已和发光管Ｄ及光电转换管T 相接。
2、将光纤实验模板输出端V01 与数显单元相连，见图11-5。 图11-5
3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。
4、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。 5、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm 读出数显表值,将其填入表11-1。 表11-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据 X(mm) V(v) 6、根据表9-1 数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm 时灵敏 度和非线性误差。 五、思考题：
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？ 答：被测量物体表面一定要光滑，并且反光性能要好。
图 11-5 光纤传感器位移实验接线图
六 实验数据处理 实验原始数据:
光纤位移传感器位移特性曲线：
当量程为1mm时
系统灵敏度S= 1.1473
非线性误差δf=0.06/1.19=5.31%
实验数据x-v图
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