传感器综合实验报告
(2014-2015年度第二学期)
名称：传感器综合实验报告 题目：利用传感器测量重物质量 院系：自动化系 班级：测控1201班 姓名：蔡文斌
小组成员：蔡文斌、蒋丽涛 指导教师：仝卫国 实验周数：1周 成绩：
日期：2015年7月12日
传感器综合实验报告
一、实验目的
1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。
3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。
二、实验设备、器材
1、金属箔式应变片传感器用到的设备：
直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。
2、差动变压器用到的设备：
差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微器。
3、霍尔传感器用到的设备：
音频振荡器、电桥、霍尔传感器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表。
三、传感器工作原理
1、金属箔式应变片传感器工作原理：
应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。
实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4 成正比。当E和电阻相对变化一定时，电桥输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
2、差动变压器的工作原理
由同心分布在线圈骨架上一初级线圈P，二个级线圈S1 和S2 组成，线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯（铁芯），当铁芯在线圈内移动时，改变了空间的磁场分布,从而改变了初次级线圈之间的互感量M，当初级线圈供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势，随着铁芯的位置不同，次级产生的感应电动势也不同，这样，就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。测出电压信号就能测出位移信号，通过位移测量物体重量。
3、霍尔传感器的工作原理：
霍尔传感器是由两个半圆形永久磁钢组成的梯度磁场，位于梯度磁场中的霍尔元件——霍尔片通过底座连接在振动台上。当霍尔片通以恒定的电时，霍尔元件就有电压输出。改变振动台的位置，霍尔片就在梯度磁场中上、下移动，输出的霍尔电势U值取决于其在磁场中的位移量Y，所以由霍尔电势的大小便可获得振动台的静位移。
四、传感器特性测试
（一）、金属箔式应变片传感器特性测试 1、实验步骤
按图接线，图中R1和R3为拉伸应变片，R2和R4为压缩应变片，接成一个直流全桥。调好桥路输出的零点，装上测微器，旋紧固定螺钉，转动测微器，使梁处于水平位置，即此时电压表指示为零，记录测微器的读数。然后向上旋动测微器6mm，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，每往下1mm记下一个数值，到水平下6mm。
2、特性分析实验数据记录与处理 实验所得数据如下：
位移（mm） 输出电压（mV） 位移（mm） 输出电压（mV） XX6 -95 -1 15 5 -80 -2 29 4 -64 -3 46 3 -49 -4 62 2 -33 -5 78 1 -17 -6 94 0 -1 根据数据利用EXCLE画出特性曲线为：
从特性曲线可以看出，金属箔式应变片传感器输出电压与位移之间几乎是线性的，非线性误差非常小，线性特性很好。 利用EXCLE绘出其拟合直线：
其拟合曲线方程为：y=-15.764x-1.1538。
拟合曲线和测量曲线基本吻合，可以利用该特性将金属箔式应变片传感器应用于电子秤，在线性范围内可以用于称未知重量的物体质量。 （二）、差动变压器的特性测试 1、实验步骤
按图接线，使音频振荡器输出频率为5kHz，其峰—峰值为1.5V，差动放大器的增益旋钮调到最大，旋转测微器，调节电桥 WD、WA 电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。 旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、
移相器，做到正负输出对称。 旋动测微仪，带动衔铁向上 4mm，向下 4mm 位移，每旋
一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。 2、特性分析实验数据记录与处理 位移 电压 位移 电压 4.5 8.77 0 0.01 4.0 8.54 -0.5 -1.37 3.5 8.22 -1.0 -2.79 3.0 7.75 -1.5 -4.14 2.5 6.95 -2.0 -5.48 2.0 5.60 -2.5 -6.56 1.5 4.22 -3.0 -7.11 1.0 2.81 -3.5 -7.47 0.5 1.41 -4.0 -7.78 根据数据利用EXCLE画出特性曲线为：