《传感器原理与应用》zhangyu

传感器原理与应用实验报告 学 号 姓 名 成 绩 任课教师 上海大学机电学院测控技术实验中心 20085 1 实验一 金属箔式应变片单臂电桥性能实验 一、 实验数据： 重量(g) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mV) 0 2 8 14 19 25 31 37 43 48 54 二、 曲线图： 电压（mv） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 重量（g） 三、计算系统灵敏度 SU/W（U 输出电压变化量，W 重量变化量）和非线性 误差 f1=m/y FS 100，式中 m 为输出量（多次测量时为平均值）与拟合 直线的最大偏差；y FS为满量程（200g）输出平均值。 实验二 金属箔式应变片半桥性能实验 一、 实验数据： 重量(g) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mV) 0 10 24 37 51 65 79 93 107 120 134 二、曲线图： 电压（mv） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 重量（g） 三、计算系统灵敏度 SU/W 和非线性误差 f2=m/y FS 100， 与拟合直线的最大偏差； 3 实验三 金属箔式应变片全桥性能实验 一、 实验数据： 重量(g) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mV) 0 20 44 69 93 117 142 166 190 215 239 二、曲线图： 电压（mv） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 重量（g） 三、计算系统灵敏度 SU/W 和非线性误差 f3=m/y FS 100， 与拟合直线的最大偏差； 实验四 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 一、实验数据：（保持负压力输入 P2 压力不变，增大正压力输入 P1 的压力。 ） P(KP) 000 5 001 001 5 002 002 5 003 003 5 004 004 5 005 Uo2（V ） 0.42 0.79 1.23 1.66 2.04 2.49 2.84 3.24 3.55 3.82 P(KP) 005 5 006 006 5 007 007 5 008 008 5 009 009 5 Uo2（V ） 4.28 4.55 4.87 5.13 5.43 5.74 6.01 6.28 6.51 二、曲线图： Uo2（V） 0.005 0.015 0.025 0.035 0.045 0.055 0.065 0.075 0.085 0.095 P(KP) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 三、计算压力传感器输入 P（P1-P2 ）输出 Uo2 曲线。计算灵敏度 L= U/P，非线性误差 f。 5 一、 实验数据：（保持正压力输入 P1 压力不变，增大负压力输入 P2 的压力。 ） P(KP) 000 5 001 001 5 002 002 5 003 003 5 004 004 5 005 Uo2（V ） 6.35 6.10 5.81 5.52 5.26 4.95 4.65 4.34 4.01 3.66 P(KP) 005 5 006 006 5 007 007 5 008 008 5 009 009 5 Uo2（V ） 3.29 2.96 2.57 2.18 1.77 1.27 0.85 0.38 0.02 二、曲线图： Uo2（V） 0.005 0.015 0.025 0.035 0.045 0.055 0.065 0.075 0.085 0.095 P(KP) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 三、计算压力传感器输入 P（P1-P2 ）输出 Uo2 曲线。计算灵敏度 L= U/P，非线性误差 f。 保持负压力输入 P2 压力 0.095Mpa 不变，减小正压力输入 P1 的压力。 一、实验数据： P(KP) 009 0 008 5 008 007 5 007 006 5 006 005 5 005 004 5 Uo2（V ） 050 090 137 182 220 262 300 335 369 400 P(KP) 004 003 5 003 002 5 002 001 5 001 000 5 000 0 Uo2（V ） 435 462 493 520 547 572 598 629 641 7 三、计算压力传感器输入 P（P1-P2 ）输出 Uo2 曲线。计算灵敏度 L=U/ P ，非线性误差 f。 保持负压力输入 P1 压力 0Mpa 不变，减小正压力输入 P2 的压力。 一、实验数据： P(KP) 009 0 008 5 008 007 5 007 006 5 006 005 5 005 004 5 Uo2（V ） 615 592 561 535 505 477 447 417 382 350 P(KP) 004 003 5 003 002 5 002 001 5 001 000 5 000 0 Uo2（V ） 315 280 241 202 162 115 067 023 000 三、计算压力传感器输入 P（P1-P2 ）输出 Uo2 曲线。计算灵敏度 L=U/ P ，非线性误差 f。 9 实验六 电涡流传感器的位移特性实验 一、实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V0(V) 0.22 0.22 0.35 0.57 0.74 0.90 1.03 1.19 1.35 1.50 二、曲线图： U（v） 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2X（mm） 三、根据数据，画出 UX 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，并计算量程为 1mm、2 mm 时的灵敏度和线性度 （可以用端点法或其它拟合直线） 。 实验七 被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响 实验 一、铜质被测体实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V0(V) 0.94 1.12 1.26 1.37 1.54 1.67 1.77 1.85 1.91 1.96s 三、根据数据，画出 UX 曲线，并计算量程为 1mm、2 mm 时的灵敏度和线 性度（可以用端点法或其它拟合直线）。 11 一、铝质被测体实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V0(V) 0.91 0.92 1.04 1.24 1.45 1.60 1.70 1.81 1.87 1.94 三、根据数据，画出 UX 曲线，并计算量程为 1mm、2 mm 时的灵敏度和线 性度（可以用端点法或其它拟合直线）。 一、小直径的铝质被测体实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V0(V) 0.88 0.91 1.15 1.38 1.53 1.67 1.74 1.82 1.92 2.03 三、根据数据，画出 UX 曲线，并计算量程为 1mm、2 mm 时的灵敏度和线 性度（可以用端点法或其它拟合直线）。 13 实验八 电容式传感器的位移特性实验 一、实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V(mV)正 33 61 83 110 130 144 166 188 218 244 V(mV)反 -8 -30 -43 -65 -87 -113 -140 -155 -177 -199 三、根据数据计算电容传感器的系统灵敏度 S 和非线性误差 f 实验九 直流激励时霍尔传感器的位移特性实验 一、实验数据： X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 V(mV) 右 0.67 1.28 1.86 2.45 2.86 3.15 3.46 3.87 4.20 4.51 X(mm) -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 - V(mV) 左 -0.64 -1.07 -1.56 -2.00 -2.61 -3.18 -3.60 -3.96 -4.27 -4.48 三、作出 UX 曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 15 实验十 霍尔测速实验 分析霍尔测速的工作原理，推导出转速计算公式。 4V-250r 6V-580r 8V-920r 10V-1260r 12V-1630r 14V-1980r 16V-2420r 18V-2750r 20V-3050r 实验十一 光纤传感器位移特性实验 一、实验数据： X(mm) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 08 0.9 1 V(V) 0.37 0.79 1.42 2.06 2.90 3.73 4.55 5.28 6.11 6.75 三、根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其 灵敏度和非线性误差。 17 实验十二 光纤压力传感器压力测量实验 一、实验数据：（顺时针旋转气室活塞旋钮，增大气室内的压力，每隔 0.005 MPa。） P(KP) 000 5 00 1 001 5 00 2 002 5 003 003 5 00 4 004 5 00 5 Uo2（V ） P(KP) 005 5 00 6 006 5 00 7 007 5 008 008 5 00 9 009 5 Uo2（V ） 三、根据表测得的数据，画出 PU 曲线，计算光纤传感器的非线性误差和