检测与变换实验讲义
4．根据表3—5数据计算目前范围内三种被测体的灵敏度、并说明理由。 五、思考题：
目前现有一个直径为10mm的电涡流传感器，需对一个轴直径为8mm的振动进行测量？试说明具体的测试方法与操作步骤。
（四）电涡流传感器测量振动实验
一、实验目的：了解电涡流传感器测量振动的原理与方法。
二、基本原理：根据电涡流传感器动态特性和位移特性，选择合适的工作点即可测量振幅。
三、需用器件与单元：电涡流传感实验模板、电涡流传感器、低频振荡器、振动源单元、直流电源、检波、滤波模块、数显单元、测微头、示波器。 四、实验步骤：
1．根据图2—5安装电涡流传感器。注意传感器端面被测体振动台面（为铝材料）之间的安装距离为线性区域内（利用实验中铝材料线性范围）。将电涡流传感器两端插入实验模板标有L的两端插孔中，屏蔽层接地，实验模板输出端接示波器一个通道，接入15V电源。
2．将低频振荡信号接入振动（源单元中的低频输入）插孔，一般应避开梁的自振频率，将振荡频率设置在6-12Hz之间。
3．低频振荡器幅度旋钮初始为零，慢慢增大幅度，但振动台面振动与传感器端面不碰撞。
4．用示波器观察电涡流实验模板输出端＼波形，调节传感器安装支架高度，读取正弦波形失真最小时的电压峰一峰值。
5．保持振动台的振动频率不变，改变振动幅度可测出相应的传感器输出电压峰一峰值。
五、思考题：
1．电涡流传感器动态响应好可以测高频振动的物体，电涡流传感器的可测高频上限受什么限制？
2．有一个振动频率为10K的被测体需要测其振动参数，你是选用压电式传感器还是电涡流传感器或认为两者均可？
3．能否用本系统数显表头，显示振动？还需要添加什么单元，如何实行？
实验四 电容式传感器性能实验
（一）电容式传感器的位移实验
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??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
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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。 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4—1正安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别CX1和CX2时，注意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正、负输出。不然需调换接线。一般接线：动极板为棕色引线、二个静片分别是黑色和兰色引线，可作参考。
2．将电容传感器电容CX1和CX2的静片连线分别插入电容传感器实验模板CX1和。 CX2插孔上，动极板（连）线接地插孔（见图4—1）
图4一1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Vo1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，填入表4一1。
表4—1电容传感器位移与输出电压值 X(mm) V(mv) 5．根据表4一1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差?f。
五、思考题：
试设计利用?的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？
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（二）电容传感器动态特性实验
一、实验目的：了解电容传感器的动态性能的测量原理与方法。
二、基本原理：利用电容传感器动态响应好，可以非接触测量等特点。进行动态位移测量。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、低通滤波模板、数显单元、直流稳压电源、双线示波器。 四、实验步骤：
1．传感器安装图同实验二图2—5，按图4—1接线。实验模板输出端Vo1接滤波器输入端、滤波器输出端Vo接示波器一个通道（示波器X轴为20ms／div、Y轴示输出大小而变）。调节传感器连接支架高度，使Vo1输出在零点附近。
2．主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮初始置0。
3．输入?15V电源到实验模板，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察示波器上显示的波形。
4．保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，可以用数显表测频率（将低频振荡器输出端与数显 Fin输入口相接，数显表波段开关选择频率档）。从示波器测出传感器输出的Vo1峰—峰值。保持低频振荡器频率不变，改变幅度旋钮，测出传感器输出的Vo1峰—峰值。
五、思考题：
1．为了进一步提高电容传感器灵敏度，本实验用的传感器可作何改进设计？如何设计成所谓容栅传感器？
2．根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量CO和移动0.5mm时的变化量（本实验外圆半径R＝8mm，内圆柱外半径r＝7.25mm，外圆筒与内圆筒覆盖部分长度l＝16mm。
电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高（可达0.01mm甚至更高）、动态响应好、可进行非接触测量等特点，它可以测量线位移、角位移，高频振动振幅，与电感式比较，电感式是接触测量，只能测低频振幅，电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量（如油、粮食中的水份）、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功，正在走向工业化应用。
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实验五 磁电式、压电式、压阻式压力传感器实验
（一）磁电式转速传感器测速实验
一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。
二、基本原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：e??Nd?发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生dtN次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。
三、需用器件与单元：磁电传感器、数显单元测转速档、转动调节2—24V，转动源单元。
四、实验步骤：
1．磁电式转速传感器按图5—1安装，传感器端面离转动盘面2mm左右，并且对准反射面内的磁钢。将磁电式传感器输出端插入数显单元Fin孔（磁电式传感器两输出插头插入台面板上二个插孔）。
2．将波段开关选择转速测量档。
3．将转速调节电源2—24V用引线引入到台面板上转动源单元中转动电源2—24V插孔，合上主控箱电源开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压观察转速变化情况。
五、思考题：
为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？
图5-1 磁电式转速传感器安装示意图
（二）压电式传感器测振动实验
一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电陶瓷片等组成（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷片上产生正比于运动加速度的表
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面电荷。
三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板、双线示波器。 四、实验步骤：
1．压电传感器已装在振动台面上。
2．将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的低频输入源插孔。
图5—2 压电式传感器性能实验接线图
3．将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，见图5—2，屏蔽线接地。将压电传感器实验模板电路输出端Vo1（如增益不够大则Vo1接入IC2，Vo2接入低通滤波器）接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出Vo与示波器相连。
4．合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
5．改变低频振荡器频率，观察输出波形变化。
6．用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形。
（三）压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、需用器件与单元：压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器。压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源上?4V、?15V。 四、实验步骤：
1．根据图5—3连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计主控箱内部已接好。将压力表放置传感器支架上，三通连接管中硬管一端插入主控板上的气
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