THQC-2型 实验指导书(5)

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

实验十一 霍尔传感器位移特性实验

一、实验目的

了解霍尔传感器的原理与应用。 二、实验仪器

霍尔传感器、测微头、电桥、差动放大器、电压温度频率表、直流稳压电源（±4V） 三、实验原理

根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，其中KH为霍尔系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。 四、实验内容与步骤

1．将悬臂架上测微头向下移动，使测微头接触托盘。按图11-1接线（将直流稳压电源的GND1与仪表电路共地），输出Uo接电压温度频率表。

2．将“差动放大器”的增益调节电位器调节至中间位置。

3．开启“直流电源”开关，电压温度频率表选择“V”档，手动调节测微头的位置，先使霍尔片处于磁钢的中间位置（数显表大致为0），再调节Rw1使数显表显示为零。

4．分别向上、下不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表11-1。 表11-1。 X（mm） U(mV) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0

图11-1 霍尔传感器位移接线图

五、实验报告

根据实验所得数据，作出U－X曲线。

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实验十二 磁电式传感器振动实验

一、实验目的

了解磁电式传感器的原理及应用。 二、实验仪器

振动源1、磁电式传感器、信号源、示波器（自备）、电压温度频率表、低通滤波器 三、实验原理

磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础，根据电磁感应定理，线圈两端的感应电动势正 比于线圈所包围的磁通对时间的变化率，即e??d?dt??Nd?dt 其中N是线圈匝数，Φ为线圈所

包围的磁通量（本实验中当永磁磁钢接近传感器时，磁通量增加，反之，减小）。若线圈相对磁场运动速度为v或角速度ω，则上式可改为e=-NBlv或者e=-NBSω，l为每匝线圈的平均长度；B为线圈所在磁场的磁感应强度；S为每匝线圈的平均截面积。 四、实验内容与步骤

1．实验台上已按图12-1安装好磁电感应式传感器，磁钢已经固定在支架上。将千分尺向上移动，使其远离托盘。

2．如图12-2接线，将“信号源”Us2与“振动源1 ”相连，磁电传感器接低通滤波器输入端。用电压温度频率表（选择“F”）检测Us2的频率。

3．打开实验台电源，调节“信号源”改变输出频率，用示波器测出低通滤波器输出波形的峰-峰值。填入下表。 表12-1 振动频率(Hz) Vp-p(mV) 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0

图12-1 磁电传感器安装示意图 图12-2磁电传感器接线图

五、实验报告

1.作出磁电传感器F-Vp-p曲线，找出振动源的固有频率。

2.利用磁电传感器在实验中表现出来的特性，试设计一种惯性传感器。

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实验十三 压电式传感器振动实验

一、实验目的

了解压电式传感器测量振动的原理和方法。 二、实验仪器

振动源2、信号源、压电传感器、低通滤波器、电荷放大器、示波器（自备） 三、实验原理

压电式传感器由惯性质量块和压电陶瓷片等组成（实验用的压电式加速度计结构如图13-1）工作时传感器与试件振动的频率相同，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，压电陶瓷产生正比于运动加速度的表面电荷。

图13-1 压电传感器结构图

四、实验内容与步骤

1．将“振动源2”的千分尺向上移动到25mm刻度处。

2．按下图13-2接线，将面板上的“压电传感器”接口接到“电荷放大器”的输入端，将“电荷放大器”输出端接到“低通滤波器”输入端，将“低通滤波器”输出端接示波器，观察输出波形。

3．将“信号源”的“Us2”接到面板的“振动源2”，打开“直流电源”开关，调节幅度电位器到中间位置，调节频率电位器使振动梁起振。

4．电压温度频率表选择“F”，检测Us2的频率。

图13-2 压电传感器振动实验接线图

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5. 改变低频信号源输出信号的频率，用示波器观察，并记录振动源不同振动频率下压电传感器输出波形的峰—峰值VP-P。并由此得出振动系统的共振频率。

表13-1 振动频率(Hz) Vp-p(mV) 五、实验报告

1.作出压电传感器F-Vp-p曲线，找出振动源2的固有频率。

2.利用压电传感器在实验中表现出来的特性，试设计一种加速度传感器。 六、注意事项

当频率较小时，振动幅度较小，输出波形毛剌较为严重（毛剌为机械振动产生），实验频率可从14Hz左右开始，实验现像较为明显。

14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 24 天煌科技 天煌教仪

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实验十四 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、实验仪器

电涡流传感器、不锈钢反射面、涡流变换器、测微头、电压温度频率表 三、实验原理

通过高频电流的线圈产生磁场（高频电流产生电路可参照图14-1），当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，从而使线圈两端电压发生变化。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。

图14-1 涡流变换器原理图

四、实验内容与步骤

1．按图14-2安装电涡流传感器。

图14-2 电涡流传感器安装示意图

2．将千分尺下移，使其与托盘接触，电涡流传感器移至不锈钢反射面上方与其平贴，并将锁紧螺母锁紧。

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