传感器各个实验(5)

t(℃) R PTC： t(℃) R T(℃) R 五、实验注意事项

加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。 六、思考题

若要用NTC测量温度，怎样将其线性化？画出它的线性化电路。 七、实验报告要求

1．根据实验所得的数据绘制出NTC、PTC的特性曲线。

2．归纳总结NTC用作温度测量时应注意哪些问题，主要应用在什么场合，有哪些优缺点。

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实验十二 霍尔转速传感器测速实验

一、实验目的

了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理

利用霍尔效应表达式：UH=KHIB，当被测圆盘上装有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。

本实验采用3144E开关型霍尔传感器，当转盘上的磁钢转到传感器正下方时，传感器输出低电平，反之输出高电平。 三、需用器件与单元

霍尔转速传感器、直流电源+5V，转动源2—24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤

1、霍尔转速传感器及转动源已经安装于传感器实验箱（二）上，其中霍尔转速传感器位于转动源的右边。

2、将+5V直流源加于霍尔转速传感器的电源端。0 3、将霍尔转速传感器的输出接入面板上的智能转速表。

4、将面板上的0~30V稳压电源调节到5 V，接入传感器实验箱（二）上的转动电源处。 5、调节转动源的输入电压，使转盘的速度发生变化，观察转速表上转速的变化。 6、调节转动源的输入电压，使转盘的转速发生变化，把界面切换到示波器状态，观察传感器输出波形的变化。 五、注意事项

1、转动源的正负输入端不能接反，否则可能击穿电机里面的晶体管。 2、转动源的输入电压不可超过24V，否则容易烧毁电机。

3、转动源的输入电压不可低于2V，否则由于电机转矩不够大，不能带动转盘，长时间也可能烧 坏电机。 六、思考题

根据上面实验观察到的波形，分析为什么方波的高电平比低电平要宽。

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实验十三 光电转速传感器测速实验

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、基本原理

光电式转速转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，由于转盘上有相间的6个孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。 三、需用器件与单元

光电转速传感器、直流电源5V、转动源及2—24V直流电源、智能转速表。 四、实验步骤

1、光电转速传感器已经安装在传感器实验箱（二）上。 2、将+5V直流源加于光电转速传感器的电源端。 3、将光电转速传感器的输出接到面板上的智能转速表。

4、将面板上的0~30V稳压电源调节到5 V，接入传感器实验箱（二）上的转动电源处。 5、调节转动源的输入电压，使转盘的速度发生变化，观察转速表上转速的变化。 6、调节转动源的输入电压，使转盘的转速发生变化，把界面切换到示波器状态，观察传感器输出 波形的变化。 五、注意事项

1、转动源的正负输入端不能接反，否则可能击穿电机里面的晶体管。 2、转动源的输入电压不可超过24V，否则容易烧毁电机。

3、转动源的输入电压不可低于2V，否则由于电机转矩不够大，不能带动转盘，长时间也可能烧坏电机。 六、思考题

根据上面实验观察到的波形，分析为什么方波的高电平比低电平要宽。

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实验十四 光栅位移传感器实验

一、实验目的

了解光栅传感器测量位移的原理和方法。 二、基本原理

在玻璃（或金属）上进行刻划，得到一系列密集刻线，这种具有周期性的刻线分布的光学元件称为光栅。按其用途分可分为长光栅和圆光栅两种。长光栅用于长度或直线位移的测量，它的刻线相互平行，长光栅有振幅光栅和相位光栅两种形式。圆光栅是把细条纹刻在玻璃圆盘上，也称光栅盘，用来测量角度或角位移，根据刻划的方向，可分为两种，一种是向径光栅，其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心。另一种是切向光栅，其全部栅线与一个和光栅盘同心的直径只有零点几到几个毫米的小圆相切，适用于精度要求较高的场合。

莫尔条纹：

（一）形成莫尔条纹的光学原理

莫尔条纹通常是两块光栅叠加形成的，为了避免摩擦，光栅之间留有间隙，对于栅距较大的光栅，可忽略光的衍射。在a-a线上，两光栅的栅线透光部分与透光部分叠加，光线透光部分形成亮带；在b-b线上，两光栅透光部分分别与另一光栅的不透光部分叠加，互相遮挡，光线透不过形成暗带，这种由光栅重叠形成的光学图案称为莫尔条纹。长光栅莫尔条纹的周期为：B?WW12W?W?2WW12cos?2122 （1）

式中 W1——标尺光栅（也称主光栅）1的光栅常数； W2——指示光栅2的光栅常数；

?——两光栅栅线的夹角。 莫尔条纹有如下重要特性： 1．运动对应关系

莫尔条纹的移动量和移动方向与两光栅的相对位移量和位移方向有着严格的对应关系。在图中，当主光栅向右运动一个栅距W1时，莫尔条纹向下移动一个条纹间距B；如果主光栅1向左移动，莫尔条纹则向上移动。光栅传感器在测量时，可以根据莫尔条纹的移动量和移动方向判定光栅的位移量和位移的方向。 2．位移放大作用

由于两光栅的夹角?很小，若它们的光栅常数相等，设为W，从式（1）可得到如下近似关系 B?W? （2）

明显看出，莫尔条纹有放大作用，其放大倍数为1/?。所以尽管栅距很小，难以观察到，但莫尔条纹却清晰可见。 3．误差平均效应

莫尔条纹是由光栅的大量栅线（常为数百条）共同形成的，对光栅的刻划误差有平均作用，在很大程度上消除了栅线的局部缺陷和短周期误差的影响，个别栅线的栅距误差或断线及疵病对莫尔条纹的影响很微小，从而提高了光栅传感器的测量精度。对于栅距很小（例

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如W<0.005mm）的光栅，特别是有的相位光栅处处透光，这时莫尔条纹的形成必须用光的衍射理论加以解释。根据物理光学理论，平行光束透过光栅后，将发生衍射现象，如图（2）所示。设光栅G1产生了0,?1,?2?等n级衍射光，光栅G1的衍射光束到达光栅G2时将进一步被衍射，G1的n级衍射光，其中每一级的衍射光束对光栅G2来说都是一组入射光束，并由光栅G2又衍射成n级衍射光（因为两光栅的W相同，又是单色光），所以从光栅副出射的衍射光束的数目为n个。每支衍射光束都用它在两个光栅上衍射的级次序号来表示，例如经光栅G1衍射的0级光束，经过光栅G2后衍射成0级、±1级、?等衍射光束就用（0，0）、（0，1）、（0，-1）、?表示。因此，由光栅G1产生的第p级衍射光又经光栅G2产生的第q级衍射光束就可以用（p、q）表示。p?q相等的光束，用其p?q值来称作该组光束为某级组，如0级组，-1级组，?。理论推导可以证明，每一级组中的光束是相互平行的，即光束方向相同。每一级组中的诸光束相互干涉，就形成了莫尔条纹。其中p?q?1和p?q??1级组光束强度变化幅度最大，它们形成莫尔条纹的基波条纹。其它各光束级组形成莫尔条纹的高次谐 …… 此处隐藏：1011字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……