实验二传感器系列实验

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1、实验二传感器系列实验传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分．传感器是获取信息的重要手段．传感器按其变换原理和工作机理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器．物理传感器是利用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器．如利用金属或半导体材料在被测量作用下引起的电阻值变化的电阻式传感器；利用磁阻随被测量变化的电感和差动变压器式传感器；利用压电晶体在被测力作用下产生的压

2、电效应而制成的压电式传感器；利用半导体材料的压阻效应、光电效应、霍尔效应制成的压敏、光敏和磁敏传感器．本系列实验将分别研究光纤位移传感器、电容式传感器、霍尔式传感器和电涡流传感器的特性．1．光纤位移传感器【实验目的】1．了解光纤位移传感器的工作原理；2．掌握光纤位移传感器测量位移的方法；3．掌握光纤位移传感器测量转速的方法．【实验原理】光纤传感器是伴随着光纤及光通信技术的发展而逐步形成的．光纤传感器一般可分全光纤传感器和传光型光纤传感器两大类．全光纤传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量对光纤内传输的光进行调制，使传输光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再通过对被调

3、制过的信号解调，从而得出被测信号．传光型光纤传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光波的传输介质，常用来传输来自远处或难以接近场所的光信号．光纤传感器可以探测的参量很多，按被测对象不同可分为位移、图1反射式光纤位移传感器原理图及输出电压特性曲线-10-压力、温度、速度、流量、振动、转动、加速度、弯曲、应变、磁场、电压、电流、以及生物医学量和化学量等．反射式光纤位移传感器的工作原理如图1所示，光纤采用Y型结构，两束光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤．光纤只起着传输信息的作用．当光发射器发射的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤

4、传至光电转换元件，由光电转换元件将信号转化为电信号输出．经接收光纤传至光电转换元件的光强决定于反射体距光纤探头的位置，通过对反射光强的检测可得到位移量．【实验内容】1．熟悉仪器的配置、功能、使用方法和操作注意事项等，详细阅读仪器说明书和有关资料．2．静态测量（1）在工作台右边的固定支架上装上光纤传感器的光纤探头，使探头对准镀铬反射片中心，光纤传感器的另一端四芯插头与处理电路光电变换器中输入插座对准后插紧．光纤传感器中间的连接块要水平放置，以免损坏．（2）在工作台右边的振动台两旁固定支架上装上T型测微头，使测微头端面与振动台中磁钢端面接触良好．（3）开启电源及±15V直流稳压电源，光电变换

5、器输出VO接数字电压表．旋动测微头带动振动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面，此时VO输出为最小．（4）旋动测微头使反射镜面离开探头，测量电压和位移量，并作V-X关系曲线．3．动态测量—振动实验（1）将测微头移开，振动台处于自由状态，根据V-X曲线选取线性较好的区域装好光纤探头．（2）如图2所示，将低频振荡器输出接“激振I”（激振I为带有振动圆盘的悬臂梁），调节激振频率和幅度，使振动台保持适当幅度的振动（以不碰到光纤探头为宜）．（3）用示波器观察VO端电压波形，并用电压/频率表测出振动频率．4．转速测量（1）将光纤探头置于调制转盘的反射面上，调整探头高度，使探头端面与调制盘反光面相距1mm

6、左右，光纤探头对准调制盘边缘向内3mm为宜．（2）光电变换器输出VO端分别接电压/频率表和示波器．（3）开启电源和±15V直流稳压电源开关，调节电机转图2振荡器与激振连接速，用示波器观察输出波形并读出频率．（4）计算电机的转速．【注意事项】1．实验时应保持反射面的洁净，并使光纤端面与反射面平行．光纤勿成锐角曲折．2．实验时应避免强光直接照射反射面，以免造成测量误差．光纤端面不宜长时间直照-11-强光，以免内部电路受损．3．光电变换器工作时VO最大输出电压以2V左右为好，可通过调节增益电位器控制．2．电容式传感器【实验目的】1．了解电容式传感器的工作原理；2．掌握电容式传感器测量位移的方法

7、．【实验原理】电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器．它结构简单、体积小、分辨率高，可非接触式测量，并能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、压差、液位、振动、位移、加速度、成分含量等多方面测量．电容式传感器可分为变面积型、变极距型和变介质型三种类型．本实验中使用的差动变面积型电容传感器工作原理如图3所示．传感器由两组定片和一组动片构成，当安装在振动台上的动片上下改变位置，与两组定片间的重叠面积