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：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。

三、 需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源土 元。

四、 实验步骤：

4V、土 15V、测微头、 数显单

1 、将霍尔传感器按图5-2安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图

电源土 4V, 2、4为输出。

图5-2霍尔传感器安装示意图

5-3进行。1、3为

2、 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。

图5-3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5-1。

表5-1 X(mm) 0 V(V) 0.2 0.4 0.6 -0.988 0.8 -0.993 1.0 -0.997 1.2 -1.001 1.4 -1.006 1.6 -1.010 1.8 -1.015 -0.966 -0.978 -0.984 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。 用最小二乘法对实验数据进行处理，并绘出 t=[0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8];

y=[-0.966 -0.978 -0.984 -0.988 -0.993 -0.997 -1.001 -1.006 -1.010 -1.015]; [P,S] = polyfit(t,y,1) t1=0:0.01:1.8; yi=polyval(P,t1); plot(t,y, 'k*' ,t1,yi, xlabel( 'X(mm)'); ylabel( 'V(V)');

legend('测量数据点'，‘最小二乘拟合线') 运行结果如下：

'r')

V-X曲线，程序如下:

P =

-0.0248 -0.9715 S =

R: [2x2 double] df: 8

normr: 0.0069

由结果知灵敏度为0.0248和非线性误差为0.69%

V-X曲线

结论：由上图知霍尔电压与推进距离为线性关系。

五、思考题：

1） 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？ 2） 请思考解释本实验中的“信号获取电路”的原理及电路参数。

光纤传感器的位移特性实验

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。 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、直流源土 四、 实验步骤：

15V反射面。

1、根据图6-1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。 管D及光电转换管T相接。

图6-1光纤传感器安装示意图

其内部已和发光

2、 将光纤实验模板输出端 V01与数显单元相连，见图6-2。

图6-2光纤传感器位移实验接线图

3、 调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。

4、 实验模板接入土 15V电源，合上主控箱电源开关，调R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9-1。

表6-1光纤位移传感器输出电压与位移数据

X(mm) 0 V(v) 0.51 0.207 0.8 0.325 0.835 0.35 1.0 0.39 1.1 0.44 1.2 0.475 1.3 0.518 1.4 0.537 1.5 0.56 0 用最小二乘法对实验数据进行处理，程序为： t=[0.51 0.8 0.835 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5];

y=[0.207 0.325 0.35 0.39 0.44 0.475 0.518 0.537 0.56]; [P,S] = polyfit(t,y,1) t1=0.5:01:1.5; yi=polyval(P,t1); plot(t,y, 'k*' ,t1,yi, xlabel( 'X(mm)' );

'r')

ylabel( 'V(V)' );

legend( ' 测量数据点 ' , ' 最小二乘拟合线 ' ) 运行结果为：

P =

0.3607 0.0359 S =

R: [2x2 double] df: 7

normr: 0.0307量程1mm寸灵敏度为3.3048和非线性误差为0.0307。 光纤位移传感器的位移特性

结论：由上图知光纤位移传感器输出电压与位移为线性关系。 五、思考题：

1 )光纤位移传感器测位移寸对被测体的表面有些什么要求？ 答：被测体表面必须足够光滑，能够形成镜面发射。 2)请思考解释本实验中的“信号获取电路”的原理及电路参数。

光纤传感器测速实验

一、 实验目的：

了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。 二、 基本原理：

利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即 可测量转速。 三、 需用器件与单元：

光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元测转速档、直流源土 转动源单元。 四、实验步骤：

15V、转速调节2-24V,

1 、将光纤传感器按图 4-5 装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台中反射点对准。

2、 按图6-2，将光纤传感器实验模板输出 V01与数显电压表 V端相接，接上实验模板上土 15V 电源，数显表的切换开关选择开关拨到 2V档。①用手转动圆盘，使探头避开反射面(暗电流)， 合上主控箱电源开关，调节 RW使数

显表显示接近零(>0)。②再用手转动圆盘，使光纤探头 对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复①、②步骤，直至两者的压差值最 大，再将 V01 与转速／频率数显表 Fin 输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。

3、 将转速调节2-24V,接入转动电源24V插孔上，使电机转动，逐渐加大转速源电压。使电机 转速盘加快，固定某

一转速观察并记下数显表上读数 ni。注意：电机不可满量程24v供电。

4、 固定转速电压不变， 将选择开关拨到频率测量档， 测量频率记下频率读数， 根据转盘上的测 速点数折算成转速值 n2。