传感器原理及工程应用学生实验指导书(3)

2019-01-04 22:57

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2、开启电源,调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW1使数显表指示为零。

图3-2—1 霍尔传感器安装示意图

图3-2—2霍尔传感器位移――直流激励实验接线图

3、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,将读数填入下表。

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?

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(三) 电涡流传感器位移特性实验

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、实验原理:通过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、实验设备: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、实验方法与要求:

根据图3-3—1安装电涡流传感

图3-3—1 电涡流传感器安装示意图

1、观察传感器结构,这是一个平绕线圈。

2、根据图3—3—2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。 3、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。

4、将实验模板输出端Vo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。。 5、用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有+15V的插孔中。

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图3-3—2电涡流传感器位移实验接线图

6、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。将结果列入下表。 7、电涡流传感器位移X与输出电压数据

X(mm) V(v) 8、根据上表数据,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(可以用端基法或其它拟合直线)。 9、将铁质圆片换成铝质和铜质圆片。

10、重复进行被测体为铝质圆片和铜质圆片时的位移特性实验,将实验数据分别记入下表。 被测体为铝质圆片时的位移为输出电压数据

X(mm) V(v) 被测体为铜质圆片时的位移与输出电压数据 X(mm) V(v) 试比较三种不同的被测体材料,对电涡流传感器性能有何影响? 五、思考题:

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? 用电涡流传感器进行非接触位移测量时,如何根据量程选用传感器。

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实验4 转速传感器测速实验 (一)霍尔测速实验

一、实验目的:了解霍尔转速传感器的应用。

二、实验原理:利用霍尔效应表达式:UH=KHIB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,圆盘每转一周磁场

就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。

三、实验设备:霍尔转速传感器、直流源+5V、转动源2-24V、转动源单元、数显单元的转速显示部

分。

四、实验方法与要求:

1、根据图4-1—1,将霍尔转速传感器装于传感器支架上,探头对准反射面内的磁钢。

图4-1—1 霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图

2、将5V直流源加于霍尔转速传感器的电源端(1号接线端)。

3、将霍尔转速传感器输出端(2号接线端)插入数显单元Fin端,3号接线端接地。 4、将转速调节中的2V——24V转速电源接入三源板的转动电源插孔中。 5、将数显单元上的开关拨到转速档。

6、调节转速调节电压使转动速度变化。观察数显表转速显示的变化。

五、思考题:

利用霍尔元件测转速,在测量上有否限制? 本实验装置上用了十二只磁钢,能否用一只磁钢?

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(二) 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、实验原理: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?dt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N次的变化,通过放大、和计数等电路即可以测量转速。

三、实验设备:磁电式传感器、数显单元测转速档、直流源2-24V。 四、实验方法与要求:

1、磁电式转速传感器按图4—1-1安装传感器端面离转动盘面2mm左右。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、将显示开关选择转速测量档。

3、将转速电源2-24V用引线引入到台面板上24V插孔,合上主控箱电开关。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?

(三)光电传感器测转速实验

一、实验目的:了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、实验原理:光电式转速传感器有反射型和透射型二种,本实验装置是透射型的,传感器端部有发光

管和光电池,发光管发出的光源在转盘上反射后由光电池接受转换成电信号,由于转盘上有相间的16个间隔,转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲,将电脉计数处理即可得到转速值。

三、实验设备:光电转速传感器、直流电源+5V、转动源及2-24V直流源、数显单元。 四、实验方法与要求:

1、光电转速传感器已安装在三源板上,把三源板上的+5V、接地V0与主控箱上的+5V、地、数显表的Vin相连。数显表转换开关打到转速档。

2、将转速源2-24V输出旋到最小,接到转动源24V插孔上。 3、合上主控箱电源开关,使电机转动并从数显表上观察电机转速。

五、思考题:已进行的实验中用了多种传感器测量转速,试分析比较一下哪种方法最简单、方便。


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