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实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，输出电压U0=EKε（E为供桥电压），对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。
四、实验步骤：1、根据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板差动放大器调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕关闭主控箱电源。
3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。
传感器与测试技术课程设计指导书(机械设计制造及其自动化专业) 制（修）订人：审核人：机械工程学院2019 年 2 月前言本课程设计使学生加深传感器与测试技术基本知识和理论的理解和运用。
本课程设计以设计性和综合性实验为主，目的是使学生熟悉工业自动检测技术的基本理论和基本方法，对被测对象和参量的特性有较深入的理解，掌握基本的测量分析方法，对传感器的基本理论、系统结构和设计方法有一定的了解。
在加强基础知识理解的前提下，着重培养学生的动手能力和自主创新能力。
目录一、课程设计的性质与目的二、课程设计的时间分配三、课程设计的地点选择四、课程设计的内容安排与要求五、注意事项六、课程设计报告要求七、成绩评定标准（参照模板制定）八、指导书制（修）订人、审核人及制（修）订时间一、课程设计的性质与目的本课程设计使学生加深对传感器及测试技术基本知识和理论的理解和运用。
本课程设计以设计性和综合性实验为主，其目的在于：(1)熟悉工业自动检测技术的基本理论和基本方法，对被测对象和参量的特性有较深入的理解(2)掌握基本的测量分析方法(3)对传感器的基本理论、系统结构和设计方法有一定的了解(4)进一步培养学生的动手能力和自主创新能力二、课程设计的时间分配布置任务1天。
收集资料，自学相关软件3天实验、讨论4天数据处理，填写实验报告2天共计10天。
三、课程设计的地点选择图书馆、工程测试实验室四、课程设计的内容安排与要求·利用综合实验仪设计一热电偶温度计：1、用温度源产生标准温度参量；2、通过测量热电偶的电压测量温度；3、采用计算修正法进行冷端补偿；4、采用Matlab进行数据处理；5、验证5、填写实验报告学生在完成上述全部工作后，应当填写实验报告，要求语言简练，文字通顺。
内容及步骤：1、设计一个K型热电偶的信号采集及放大电路，以获得K型热电偶电压输出的信号。
2、将K 型热电偶靠近热源，调节W1 电位器，使运放输出电压满足放大要求，输出电压随温度有明显的变化。
交通与汽车工程学院《汽车测试基础》实验指导书适用专业:车辆工程、汽车服务工程、发动机、交通运输课程代码: 6011169 学时: 8+4 学分:编写单位:汽车工程系编写人:审核人:审批人:目录实验一常用传感器原理及特性 (3)实验二电桥特性验证 (7)实验三微机检测与转换—数据采集系统 (11)实验四一元线性回归分析 (12)实验五一元非线性回归分析 (14)实验报告格式及要求 (17)主要参考文献 (18)实验一 常用传感器原理及特性（001）一、 实验目的和任务1、通过本实验，使学生充分理解常用传感器的工作原理及工作特性，使学生能正确地根据测试要求选择传感器。
2、了解热电偶传感器、差动变压器（互感式）、霍尔式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器的工作原理和特性二、实验仪器、设备及材料GYS 传感器实验台、导线、示波器三、 实验原理及步骤1、 热电偶传感器实验原理：热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。
通过测量此电动势即可知道两端温差。
如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或C 00），则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。
本实验中热电偶为铜－康铜热电偶。
实验连线：实验步骤：1） 上图连接实验装置。
2） 开电源，设置差动放大器增益为100倍（顺时针方向旋到底），调节调零电位器，使差动放大器的输出为零。
3） 打开加热器（一端接-15V ，一端接地），观察加热器温度上升时，差动放大器的输出电压的变化。
表1工作端0123456789温度℃热 电 动 势 （m v）-10-0.383-0.421-0.459-0.496-0.534-0.571-0.608-0.646-0.683-0.7200-0.000-0.039-0.077-0.116-0.154-0.193-0.231-0.269-0.307-0.3450 0.0000.0390.0780.1470.1560.1950.2340.2730.3120.351100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.992 1.032 1.073 1.114 1.155301.1961.2371.2791.3201.361 1.4031.4441.4861.5281.5692﹑差动变压器（互感式）实验原理：差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。
《传感器与测试技术》 实验指导书工程与技术系二O一三年二月CSY－2000型传感器与检测技术实验台说 明 书CSY2000型传感器与检测技术实验台是本公司为适应不同类别、不同层次的专业需要，在2000系列传感器与检测技术实验台的基础上，增加了一些光电传感器而最新推出的模块化的新产品。
CSY－2000型传感器与检测技术实验台，主要用于各大专院校、中专及职业技术院校开设的“自动检测技术” “传感器原理与技术” “工业自动化控制” “非电量电测技术”等课程的教学实验。
它是采用最新推出的模块化结构的产品。
实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础。
希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。
一、 实验台的组成CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。
1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V （连续可调）直流稳压电源；直流恒流源0.6mA～20mA可调；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；气压源0～20KPa （可调）；智能调节仪(器)；计算机通信口；主控箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表；漏电保护开关等。
其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。
2、振动源：振动台振动频率1Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz左右）。
3、转动源：手动控制0～2400转／分；自动控制300～2200转／分。
4、温度源：常温～200℃。
车用传感器技术实验实验一压力传感器实验一．实验目的1．掌握汽车气体压力传感器的结构、检测方法；2．掌握传感器的标定方法、指标定义；3．掌握传感器的电桥测量电路；二．实验器材汽车气体压力传感器，数字式万用表，直流电源，实验台三．实验要求1．复习汽车气体压力传感器的结构和原理本实验主要使用东风襄樊仪表系统有限公司生产的气压过低报警传感器（3846N-010），当空气制动系统蓄压器压力过低时传感器导通而报警，否则断开。
其外观如图1-1所示。
描述气体压力传感器的工作原理、结构和安装位置：图1-1 气压过低报警传感器图1-2 压力传感器工作示意图根据上述知识，试设计压力传感器到仪表盘的电路连接图并推导压力传感器两端电压的输出公式(提示：压力传感器两端直接接入数字式仪表盘并由仪表供电)。
四．实验内容及记录1.根据预习知识中的实验台系统工作示意图，结合实物了解实验台工作原理。
检测实验台“后右下”侧的压力手动旋钮，顺时针是关紧阀门，逆时针是松阀门。
为调整到所需压力显示，需要结合放气调整。
为避免放气太快设置了放气阻尼孔，可以使气压缓慢下降。
当需要完全放完气时，可把阻尼孔完全松开，其方向也是顺紧逆松。
2.观察蓄压器上的压力表是否为零，如果不是把阀门、阻尼孔全部松开以放气完全，然后全部拧紧。
Labview中拖动滑钮到“升”位置以观察记录气压上升过程。
首先测量0压力时的传感器测量端子的电压值，然后接好打气筒，注意检查气门芯是否拧紧，否则打气时气筒漏气。
打气过程中不要带动晃动气门芯，否则会使其松动破坏。
实验台上的蓄压器达到指定值后测量输出端电压并记录下表1-1、1-2：表1-1由低到高期望值(Mpa) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 断开压力气压表(Mpa)汽车仪表(Mpa)电压值(V)电阻值(Ω)注：打气过程中由于气筒克服气门芯会产生脉动力，所以有时会导致瞬间压力偏高、传感器断开而误报为压力达标。
此时可稍候一段时间压力显示会显示到正常值。
实验一金属箔式应变片性能研究一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
2、了解金属箔式应变片，半桥的工作原理和工作情况。
3、了解金属箔式应变片，全桥的工作原理和工作情况。
4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。
二、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应工程结构件的内部变形转化为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的形变，然后由电阻应变片将弹性元件的形变转化为电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或者电流变化信号输出。
它可用于能转化成形变的的各种物理量的检测。
本实验以金属箔式应变片为研究对象。
箔式应变片的基本结构：金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或者金属箔制成，如图所示：(a)丝式应变片(b) 箔式应变片图1-1金属箔式应变片结构金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。
电阻丝在外力的作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为△R/R=Kε。
式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化。
为了将电阻应变式传感器的电阻变化转化成电压或者电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
能较好地满足各种应变测量要求，因此在测量应变中得到了广泛的应用。
电路电桥按其工作方式分有单臂、半桥、全桥三种，单臂工作输出信号最小，线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压一般采用半桥或者全桥工作。
三、需用器件与单元：可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、应变片、电压/频率表、主、副电源。
传感器与检测技术实验指导书电气与电子工程技术系2006年10月20日一、 实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、 实验原壬里：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应， 描述电阻应变效应的关系式为：△R/R = K£ 式中：4R/R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, £二为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过 它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受 力状态。
对单臂电桥输出电压U o i= EKs /4o三、 实验仪器和设备：主机箱（±4V 、±15V.电压表）、应变式传感器实验模板、托盘、袪码、41 位数显万用表（自备b图1 应变片单臂电桥性能实验安装.接线示意图A p次振动桀应变拖座加热电困托聂支点/+5v加热器U1U ——CSO —7011—4 in 1 1-4 IB应变片 托接主机箱±15V接 机 箱接主机箱-创:Rw3 S 左338应变传感器实验模板四、实验内容和步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的Rl、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的Rl、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1 ；右下角为R2；右上角为R3 ;左上角为R4o 当传感器托盘支点受压时，Rl、R3阻值增加，R2、R1阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。
常态时应变片阻值为350Q，加热丝电阻值为50Q左右。
〕安装接线。
2、放大器输岀调零：将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接（Vi = 0）;调节放大器的增益电位器Rw3大约到中间位置（先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈）;将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4 ,使电压表显示为零。
实验一 应变电阻性能及其位移测量方法一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片单臂、半桥（双臂）和全桥测量电路的工作特点及性能。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应：所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2rL A L R ⋅==πρρ（1-1） 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、d ρ相应的电阻变化为dR 。
对式（1-1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（1-2）式中：dL/L 为导体的轴向应变量L ε；dr/r 为导体的横向应变量r ε 由材料力学得： r L μεε-= (1-3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1-3）代入式（1-2）得：ρρεμd R dR L ++=)21(（1-4） 式（1-4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度：它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应；可取L RdRεμ)21(+≈（1-5） 其灵敏度系数为：)21(μ+==RdRK 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
宿迁泽达职业技术学院传感器及应用系列传感器及测试技术实验指导书电气教研室魏立国编二0一一年九月实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、万用表（自备）。
三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为ε⋅=∆k RR（1-1） 式中RR∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数； ll∆=ε为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。
如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1 双孔悬臂梁式称重传感器结构图通过这些应变片转换弹性体被测部位受力状态变化，电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压RR RR E U ∆⋅+∆⋅=211/40 （1-2）E 为电桥电源电压；式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021⋅∆⋅-RR 。
图1-2 单臂电桥面板接线图四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．差动放大器调零。
从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。
将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。
关闭主控台电源。
（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。
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它采用了“机电仪”一体化的结构形式，整体结构上采用了灵活的模块化设计，便于使用者根据需要自由取舍。
如传感器、执行器件、DSP系统板、测量驱动电路、仪表等自成系统，实验者既可以直接用来开展汽车传感器等实验，也可以根据需要自由选用其中的任意模块，而自己再构建其它的模块，从而拓展了实验台的用途，便于用户进行多种层次的开发。
譬如可以借助本台的测量、控制电路模块直接进行控制程序编程，也可自己搭建电路而验证自己的相关电路设计，还可单独就某个环节进行深入研究，如频率信号的测量、labview与下位机的通信编程、各种控制方法的研究等。
该实验台的研制的目的，首先是为了《汽车传感技术》课程实验课程的需要。
实验台采用了汽车上最常用的传感器作为实验对象，有发动机转速传感器、汽车车速传感器、发动机冷却水温传感器、油量传感器、压力传感器、节气门传感器共计六种传感器。
同时它也可为《感测技术》开设相关传感器的实验。
该实验台的转速、车速、温度实验均带有反馈控制，亦可为《汽车电子控制技术》、《自动控制原理》等课程服务。
通过上位机给下位机的反馈控制器进行参数设定或者实验者在下位机直接通过DSP进行仿真调试，可以方便的为实验者进行控制算法调试提供平台。
该实验台控制系统以DSP为核心，以PC机的labview为控制显示界面，配以传感器实物模型及电机、舵机、加热棒等执行器件以及东风金霸所使用的数字化仪表。
实验一位移传感器性能实验
一、实验目的：
1、、了解电涡流传感器原理；
2、掌握电涡流传感器的应用方法；
二、基本原理：
电涡流传感器的基本原理
通以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、需用器件与单元：
电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、测微头、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。
四、实验步骤：
测微头的组成与使用测微头组成和读数如图8-2测微头读数图
图8-2 测位头组成与读数
测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(0.5ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01ｍｍ／格)。
用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。
微分筒每转过1格，
测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米，这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图8-2甲读数为3.678ｍｍ，不是 3.178ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图6-2乙已过零则读2.514ｍｍ；如图8-2丙未过零，则不应读为2ｍｍ，读数应为1.980ｍｍ。
测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。
一般测微头在使用前，首先转动微分筒到10ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。
当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。
电涡流传感器测位移
1）电涡流传感器和测微头的安装、使用参阅图8-5。
按图8-6示意图接线。
2）观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
3）将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件。
4）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。
5）将实验模块输出端V
o 与数显单元输入端V
i
相接。
数显表量程切换开关选
择电压20V档。
6）用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中，同时主控台的“地”与实验模块的“地”相连。
7）使测微头与传感器线圈端部有机玻璃平面接触，开启主控箱电源开关（数显表读数能调到零的使接触时数显表读数为零且刚要开始变化），记下数显表读数，然后每隔0.2mm （或0.5mm ）读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入表8-2。
图8-6 电涡流传感器位移实验接线示意图
五、思考题：
图8-5
电涡流传感器位移实验安装示意
1、本实验中电涡流位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？
2、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？
3、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程选用传感器？
实验二 速度传感器性能实验
一、实验目的：
1、了解霍尔转速传感器的应用；
2、了解磁电式测量转速的原理；
3、了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。
二、基本原理：
1、霍尔转速传感器的基本原理
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，霍尔电势相应变化N 次，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（转速=60*频率/12）
2、磁电式测量转速基本原理：
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 dt ϕ=- 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、整形和计数等电路即可以测量转速。
3、光电转速传感器测量转速的基本原理
光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成
电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。
三、需用器件与单元：
主机箱转速调节2-24V 、霍尔转速传感器、磁电式传感器、转动源、光电转速传感器。
四、实验步骤：
1、霍尔转速传感器器实验步骤
1）根据图9-1将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，探头对准反射面的磁钢，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2～3ｍｍ。
2）将直流源加于霍尔元件电源输入端。
红（+）接+5V ，黑（┴）接地。
3）将霍尔转速传感器输出端（蓝）插入数显单元F in 端。
4）将转速调节中的2-24V 转速电源引到转动源的2-24V 插孔。
5）将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示转速。
6）调节电压使转动速度变化。
观察数显表转速显示的变化。
7）从2Ｖ开始记录每增加１Ｖ相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据)；画出电机的ｖ-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。
实验完毕，关闭电源。
2、磁电式转速传感器实验步骤
1）磁电式转速传感器按图9-1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fi 孔，磁电传感
图9-1 霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图
器作切割磁力线旋转（磁电式传感器两输出插头插入面板上的两个插孔）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。
4）从2Ｖ开始记录每增加１Ｖ相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据)；画出电机的ｖ-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。
实验完毕，关闭电源。
3、光电式转速传感器实验步骤
1）光电转速传感器安装如图9-1所示，
2）在传感器支架上装上光电转速传感器，调节高度，使传感器端面离平台表面2-3mm，将传感器引线分别插入相应的插孔，其中红色接入直流电源+5V，黑色为接地端，蓝色输入主控箱fi，转速/频率表置“转速”档。
3）将转速调节2-24V接到转动源24V插孔上。
4）将光电传感器的蓝色实验端子与数显电压表Vi端相接，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。
①用手转动圆盘，使探头避开反射面（磁钢处为反射面），合上主控箱电源开关，读出此时的电压值。
②再用手转动圆盘，使光电传感器对准磁钢反射面，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复①、②步骤，直至两者的电压差值最大，再将Vo1与转速/频率数显表fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。
合上主控箱电源开关，使电机转动并从转速/频率表上观察电机转速。
如显示转速不稳定，可调节传感器的安装高度，或者观察一下光电传感器的发射反射面是否和光电传感器探头平齐。
5）从2Ｖ开始记录每增加１Ｖ相应电机转速的数据(待转速表显示比较稳定后读取数据)；画出电机的ｖ—ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。
实验完毕，关闭电源。
五、思考题：
1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？
2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢，二者有什么区别呢？
3、为什么磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？
4、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。
