传感器实验报告

1、致谢合作伙伴们！实验一、二、三合作者：张勇实验十三合作者：李飒，付雨昕实验二十七、二十八、二十九、三十二合作者：张庆杰、刘天琴、孙甜、张思宵。2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及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：RRK 式中：RR 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，=L/L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，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了

2、相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EK/4。三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。图 2-1 应变式传感器安装示意图如图 2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器）已安装在应变传感器实验模板上。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R4。当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。如图 2-2，应变传感器实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片。没有文字标记的5 个电阻是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。传

3、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R1、R2、R3、R4 和加热器上。可用万用表进 量判别，常态时应变片阻值为350，加热丝电阻值为50左右。图 2-3 单臂电桥工作原理图四、实验步骤1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。2、放大器输出调零将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(Vi0)；3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RW4，使电压表显示为零。3、电桥调零拆去放大器输入端口的短接线，

4、将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。、应变片单臂电桥实验在应变传感器的托盘上放置一只砝码，数显表数值，依次增加砝码和相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。表2-1下面用作出实验曲线：附%代码：W=20:20:200;U=21,25,30,35,39,44,48,53,58,63;plot(W,U,'r','LineWidth',2)hold on %保持原有图像不变的基础上继续操作grid on;title('U-W曲线');xlabel('W/

5、g');ylabel('U/mV');%4重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)21253035394448535863、根据表2-1计算系统灵敏度SU/W（U为输出电压变化量，W 为重量变化量） 和非线性误差。=m/yFS ×100式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。解：根据表2-1数据，用作出电压与重量的线性拟合曲线，如下图：附%代码：W=20:20:200;U=21,25,30,35,39,44,48,53,58,63;p

6、lot(W,U,'b:*')hold on %保持原有图像不变的基础上继续操作b=polyfit(W,U,1);%ployfit是作曲线拟合时用的函数，其中参数1表示一次拟合UU=polyval(b,W)% 作用是生成一次拟合后y的拟合值， plot(W,UU,'r','LineWidth',2)grid on;title('U-W曲线');xlabel('W/g');ylabel('U/mV');%根据拟合曲线，系统灵敏度S= U = 63mV21mV = 0.23mV/gW200g20g非线性误

7、差 = ± Lmax × 100% = ± 48.5848 × 100% = ±0.91%yF,S635五、思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片（3）；正、负应变片均可以。解：（1）正（受拉）应变片。实验二 金属箔式应变片半桥性能实验一、实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、基本原理不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2EK2。三、实验器材。主机箱(±4V、±15V、电

8、压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。四、实验步骤1、根据图2-4 工作原理图、图2-5接线示意图安装接线。2、放大器输出调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，用导线将两输短接(Vi0)；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RW4，使电压表显示为零。3、电桥调零恢复实验模板上放大器的两输机箱电压表显示为零。4、应变片半桥实验接线，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主在应变传感器的托盘上放置一只砝码，数显表数值，依次增加砝码和相

9、应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-2，画出实验曲线。5、计算灵敏度SUW，非线性误差。实验完毕，关闭电源。6、利用虚拟仪器进量。图 2-4 半桥工作原理图表 2-2解：4、用绘制实验曲线(见下页)：6重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)1019294050607181911015、计算灵敏度和非线性误差用最小二乘法绘制曲线后，与之对比计算灵敏度和非线性误差7所以灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S= UW= 101.2mV9.218mV = 0.51mV/g。200g20g非线性误差 = ± Lmax × 1

10、00% = ± 101.2101 × 100% = ±0.20%yF,S101五、思考题1、半桥测量时，两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边；（2） 邻边。2、半桥测量时，两片相同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边；（2） 邻边。、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性；（2）应变片应变效应是非线性的；（3）调零值不是真正为零。解：1、应放在（2）邻边。2、应放在（1）对边3、是因为（1）电桥测量原理上存在非线性。实验三 金属箔式应变片全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点。二、基

11、本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1R2R3R4、其变化值R1R2R3R4时，其桥路输出电压Uo3KE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。四、实验步骤1、根据图2-6 工作原理图、图2-7 接线示意图安装接线。2、差动放大器调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，用导线将两输短接(Vi0)；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)；

12、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RW4，使电压表显示为零。3、电桥调零恢复实验模板上放大器的两输机箱电压表显示为零。4、应变片全桥实验接线，调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主在应变传感器的托盘上放置一只砝码，数显表数值，依次增加砝码和相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-3，画出实验曲线。5、计算灵敏度SUW，非线性误差。实验完毕，关闭电源。、利用虚拟仪器进量。8图 2-6 全桥工作原理图表 2-3解：4、用绘制实验曲线图：5、计算灵敏度和非线性误差利用，用最小二乘法绘制曲线后，与之对比计算灵敏

13、度和非线性误差9重量(g)21406280100120140160180200电压(mV)1939597899119139159183201所以灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S= UW= 180.5mV58.76mV = 1.0145mV/g。180g60g非线性误差 = ± Lmax × 100% = ± 183180.5 × 100% = ±1.25%yF,S200.8五、思考题1、测量中，当两组对边（如R1、R3 为对边）电阻值R相同时，即R1R3，R2R4，而R1R2时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。2、某工程技术在进行材料拉

14、力测试时在棒材上贴了两组应变片，如图-，能否如何利用应变片组成电桥，是否需要外加电阻。图 2-8 受拉力时应变式传感器圆周面展开图解：1、(1)可以，但是不利于测量后的分析计算。2、将这两组应变片分别按照两个不同的方向贴在棒材上面就可以了，然侯利用不同的两组测量值就可以组成一个全桥电路，进而获得测量结果，无需再引入外界电阻。10实验九 电容式传感器的位移实验一、实验目的了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理利用电容CAd的关系式，通过相应的结构和测量电路，可以选择、A、d三个参数中保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可以组成测介质的性质（变）、测位移（d变）和测距离、液位（A变）等多

15、种电容传感器。本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如图3-6 所示：由二个圆筒和一个圆柱组成。设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=2pln(Rr)。图中C1、C2 是差动连接，当图中的圆柱产生X 位移时，电容量的变化量为C=C1C2=2p2Xln(Rr)，式中2p、ln(Rr)为常数，说明C 与位移X配套测量电路就能测量位移。成正比，配上图 3-6 电容式位移传感器结构三、实验器材主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。四、实验步骤图 3-7 电容传感器位移实验原理图1、按图3-8 将电容传感器装于电容传感器实验模板上，实验模板的输出o

16、1 表的in。接主机箱电压2、将实验模板上的Rw调节到中间位置（方法：逆时针转到底再顺时传圈）。3、将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到档，合上主机箱电源开关；旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示 ，再转动测微头（向同一个方向）5 圈，此时测微头读数和电压表显示值，此点为实验起点值；此后，反方向每转动测微头1圈即=.位移电压表读数，共转10圈相应的电压表读数（单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差）； 将数据填入表3-7并作出实验曲线。表 3-7 电容传感器位移与输出电压值4、根据表3-7 数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差。实验完毕，关闭电源。11X(mm)15

17、.37615.87616.37616.87617.37617.87618.37618.87619.37619.876V(mv)88186372048824734-195-435-643-844解：应用软件，对以上数据进行线性拟合，将所得到的线性拟合曲线与根据实验数据绘制的实际曲线在同一坐标图中表示出来，如下图：附%代码：x=15.376:0.5:19.876;v=881,863,720,488,247,34,-195,-435,-643,-844plot(x,v,'r:*')hold on %保持原有图像不变的基础上继续操作b=polyfit(x,v,1);%ployfit是作

18、曲线拟合时用的函数，其中参数1表示一次拟合vv=polyval(b,x)% 作用是生成一次拟合后y的拟合值， plot(x,vv,'LineWidth',2)grid on;title('v-x曲线');xlabel('x/mm');ylabel('v/mV');%1042(818.5)所以电容传感器的系统灵敏度S=y=| = 413.33mv/mmx15.3819.88非线性误差为 = ± Lmax × 100% = ± 720628.3 × 100% = ±10.4%yF,S8

19、81五、思考题试设计利用的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？解：这种利用的变化测谷物湿度的传感器的结构有很多种，最简单的是由两平行极板12组成的电容器，将电容器极板被测量的介质（谷物）中，的深度固定，随着谷物湿度的增加，由C = 0rA 可知，电容器极板间相对介电常数 将会增加，从而导致电容器的r电容增大，从而通过电容的变化来测量谷物的湿度。实验十一 压电式传感器振动测量实验一、实验目的了解压电传感器的测量振动的原理和方法。二、基本原理压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成（观察实验用压电度计结构）。工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比

20、于度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动三、实验器材度的表面电荷。主机箱、差动变压器实验模板、振动源、示波器。四、实验步骤1、按图4-3 所示将压电传感器安装在振动台面上（与振动台面中心的磁钢吸合），振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器，其它连线按图示意接线。图 4-2 压电传感器振动实验原理图2、合上主机箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察低通滤波器输出的波形。3、用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形；在振动台正常振动时用手指敲击振动台同时观察输出波形变化。4、改变振动源的振荡频率（调节主机箱低频振荡器的频率），观察输出波形

21、变化。低频振荡器的幅度旋钮固定至最大，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入表4-2。实验完毕，关闭电源。表 4-2五、思考题根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致多少？传感器输出波形的相位差大致为多少？解：根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致是15Hz。传感器输出波形的相位差大致为12°。13f(Hz)571215172025V(p-p)0.3030.5782.8491.6711.4391.2621.001实验十二 电涡流传感器位移实验一、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、基本原理通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时

22、，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。电涡流工作在非接触状态（线圈与金属体表面不接触），当线圈与金属体表面的距离以外的所有参数一定时可以进行位移测量。三、实验器材主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体（铁圆片）。四、实验步骤图 4-4 电涡流传感器原理图1、 观察传感器结构，这是一个平绕线圈。根据图4-5 安装测微头、被测体、电涡流

23、传感器并接线。2、调节测微头使被测体与传感器端部接触，将电压表显示选择开关切换到20V 档，检查接线无误后开启主机箱电源开关，记下电压表读数，然后每隔0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将数据列入表4-2。表 4-2 电涡流传感器位移 X 与输出电压数据14X(mm)14.30014.40014.50014.60014.70014.80014.90015.000V(v)0.000.010.050.110.170.240.310.39X(mm)15.10015.20015.30015.40015.50015.60015.70015.800V(v)0.470.540.620.710.800

24、.890.971.06X(mm)15.90016.00016.10016.20016.30016.40016.50016.600V(v)1.161.261.351.441.541.641.751.85X(mm)16.70016.80016.90017.00017.10017.20017.30017.400V(v)1.952.052.162.262.482.582.692.80X(mm)17.50017.60017.70017.80017.90018.00018.10018.200V(v)2.913.013.113.223.343.443.553.65X(mm)18.30018.40018.50

25、018.60018.70018.80018.90019.000V(v)3.763.873.974.074.174.284.384.483、画出VX 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（即曲线线性段的中点）。试计算测量范围为1mm与3 mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。实验完毕，关闭电源。解：、用软件作出V-X曲线：附代码：% x=14.300:0.1:20.600;v=0.00,0.01,0.05,0.11,0.17,0.24,0.31,0.39,0.47,0.54,0.62,0.71,0.80,0.89,0.97,1.06,1.16,1.26,1

26、.35,1.44,1.54,1.64,1.75,1.85,1.95,2.05,2.16,2.26,2.48,2.58,2.69,2.80,2.91,3.01,3.11,3.22,3.34,3.44,3.55,3.65,3.76,3.87,3.97,4.07,4.17,4.28,4.38,4.48,4.58,4.67,4.77,4.86,4.96,5.05,5.14,5.23,5.32,5.40,5.48,5.56,5.65,6.70,6.70,6.70;plot(x,v,'Linewidth',2); grid on;title('v-x曲线');xlabel(

27、'x/mm');ylabel('v/V');%、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（即曲线线性段的中点） 为点X=17.300mm，此时对应的V=2.69V。15X(mm)19.10019.20019.30019.40019.50019.60019.70019.800V(v)4.584.674.774.864.965.055.145.23X(mm)19.90020.00020.10020.20020.30020.40020.50020.600V(v)5.325.405.485.565.656.70(不变值)、计算测量范围为1mm与3 mm时的

28、灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）：再次利用软件线性拟合V-X曲线图：附代码：% x=14.300:0.1:20.600;v=0.00,0.01,0.05,0.11,0.17,0.24,0.31,0.39,0.47,0.54,0.62,0.71,0.80,0.89,0.97,1.06,1.16,1.26,1.35,1.44,1.54,1.64,1.75,1.85,1.95,2.05,2.16,2.26,2.48,2.58,2.69,2.80,2.91,3.01,3.11,3.22,3.34,3.44,3.55,3.65,3.76,3.87,3.97,4.07,4.17,4.28,4.

29、38,4.48,4.58,4.67,4.77,4.86,4.96,5.05,5.14,5.23,5.32,5.40,5.48,5.56,5.65,6.70,6.70,6.70;plot(x,v,'r:*')hold on %保持原有图像不变的基础上继续操作b=polyfit(x,v,1);%ployfit是作曲线拟合时用的函数，其中参数1表示一次拟合yy=polyval(b,x)% 作用是生成一次拟合后y的拟合值， plot(x,yy,'LineWidth',2)grid on; grid on;title('v-x曲线');xlabel(

30、9;x/mm');ylabel('v/V');%测量范围为1mm时，由于最佳工作点为点X=17.300mm，因此选取（16.800mm，17.800mm）区间段进行计算，利用图（见下页）：作出拟合曲线与实际曲线在（16.800mm，17.800mm）区间的曲线16= 6.7V,所以其线性度e = ± Lmax × 100% =由图可知：L=2.306V-2.16V=0.146V,ymaxF,SLyF,S± 0.146 × 100% = ±2.18%，灵敏度K=y = |3.22V2.05V| = 1.16V/mm.6.7

31、x17.800mm16.800mm测量范围为3mm时，同理，由于最佳工作点为点X=17.300mm，因此选取（15.800mm，18.800mm）区间段进行计算，利用线图：作出拟合曲线与实际曲线在（15.800mm，18.800mm）区间的曲17= 6.7V,所以其线性度e = ± Lmax × 100% =由图可知：L=1.784V-1.64V=0.144V,ymaxF,SLyF,S± 0.144 × 100% = ±2.15%，灵敏度K=y = |4.28V1.06V| = 1.07V/mm.6.7x18.800mm15.800mm五、思考

32、题1、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？2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。解：1、电涡流传感器的量程与其线圈的外径、线圈的磁心等有关。线圈的外径越大，线性范围就越大，但灵敏度低，反之，线圈的外径越小，线性范围就越小，灵敏度越高。由于利用电涡流传感器测位移是要在其线性范围内才能正常工作的，超出其线性范围，则测量的数据是错误的，因此，要测量±5mm的量程，应当适当增大电涡流传感器的外径，在保证其灵敏度较高的情况下进量。另外，为了使该传感器小型化，可在其线圈内加磁心，以便在相感量的条件下，减小匝数，提高

33、 Q 值，同时，加入磁心还可以感受较弱的磁场变化，造成值变化增大而扩大测量范围。2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时应选用反射式电涡流传感器，应根据所要测量的 非接触位移的大小范围选择适合的传感器，例如：进行较大非接触位移时，可考虑选用 100mm， 分辨力为 0.1%的电涡流传感器。若要进行较小非接触位移时，可考虑选用量程为几微米的电涡流传感器，以便提高测量数据的准确度。总之，要根据待测量的情况选择相应的电涡流传感器。实验十三 被测体材质、面积对电涡流传感器的特性影响实验一、实验目的了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。了解不同的被测体形状、二、基本原理对电涡流传感器性能的影响。涡

34、流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状，大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须三、实验器材具体的被测体进行静态特性标定。主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、三个圆片被测体（铁、铜和铝）、二个不同形状铝被测体（被测体面积不同）。四、实验步骤一被测体材质对电涡流传感器性能的影响1、实验步骤与方法同实验十二。2、将实验十二的被测体铁圆片换成铝和铜圆片，重复实验十二步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别将数据

35、列入表和表4-3 表表4-4。18表4-3被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据表4-4被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据19X(mm)14.50014.60014.70014.80014.90015.00015.10015.200V(V)1.931.921.931.951.992.112.252.42X(mm)15.30015.40015.50015.60015.70015.80015.90016.000V(V)2.582.762.943.103.243.403.553.70X(mm)16.10016.20016.30016.40016.50016.60016.70016.800V(V)3.

36、843.984.124.244.384.514.634.74X(mm)16.90017.00017.10017.20017.30017.40017.50017.600V(V)4.864.985.085.185.285.385.505.59X(mm)17.70017.80017.90018.00018,10018.20018.30018.400V(V)5.655.735.815.905.966.036.096.17X(mm)18.50018.60018.70018.80018.90019.00019.10019.200V(V)6.246.306.356.416.476.536.576.62X(m

37、m)19.30019.40019.50019.60019.70019.80019.90020.000V(V)6.676.726.776.816.856.906.957.00X(mm)20.10020.20020.30020.40020.50020.60020.70020.800V(V)7.047.087.127.167.197.237.267.29X(mm)13.00013.10013.20013.30013.40013.50013.60013.700V(V)2.152.182.212.292.472.662.833.00X(mm)13.80013.90014.00014.10014.2001

38、4.30014.40014.500V(V)3.173.343.513.663.813.964.104.25X(mm)14.60014.70014.80014.90015.00015.10015.20015.300V(V)4.384.514.634.764.874.995.095.19X(mm)15.40015.50015.60015.70015.80015.90016.00016.100V(V)5.305.405.495.585.665.745.835.90X(mm)16.20016.30016.40016.50016.60016.70016.80016.900V(V)5.976.046.11

39、6.186.246.306.366.42X(mm)17.00017.10017.20017.30017.40017.50017.60017.700V(V)6.476.536.576.626.676.716.756.79X(mm)17.80017.90018.00018,10018.20018.30018.40018.500V(V)6.846.876.916.956.987.017.057.08X(mm)18.60018.70018.80018.90019.00019.10019.20019.300V(V)7.117.147.177.207.227.257.277.30X(mm)19.40019

40、.50019.60019.70019.80019.90020.00020.100V(V)7.327.347.377.397.417.437.457.46X(mm)20.20020.30020.40020.50020.60020.70020.80020.900V(V)7.487.507.517.537.557.567.587.59X(mm)21.00021.10021.20021.30021.40021.50021.60021.700V(V)7.617.617.627.637.657.687.697.70X(mm)21.80021.90022.00022.10022.20022.30022.40

41、022.500V(V)7.717.727.747.757.767.77(不变值)3、根据表4-3 和表4-4画出实验曲线分别计算量程为1mm 和3mm 时的灵敏度和非线性误差（线性度）。解：(1)根据表4-3画出被测体为大铝圆片时的位移与输出电压的实际曲线：在%的m文件中输入以下代码：X=13.000:0.1:22.500; V=2.15,2.18,2.21,2.29,2.47,2.66,2.83,3.00,3.17,3.34,3.51,3.66,3.81,3.96,4.10,4.25,4.38,4.51,4.63,4.76,4.87,4.99,5.09,5.19,5.30,5.40,5.49

42、,5.58,5.66,5.74,5.83,5.90,5.97,6.04,6.11,6.18,6.24,6.30,6.36,6.42,6.47,6.53,6.57,6.62,6.67,6.71,6.75,6.79,6.84,6.87,6.91,6.95,6.98,7.01,7.05,7.08,7.11,7.14,7.17,7.20,7.22,7.25,7.27,7.30,7.32,7.34,7.37,7.39,7.41,7.43,7.45,7.46,7.48,7.50,7.51,7.53,7.55,7.56,7.58,7.59,7.61,7.61,7.62,7.63,7.65,7.68,7.69

43、,7.70,7.71,7.72,7.74,7.75,7.76,7.77,7.77,7.77plot(X,V),title('V-X实际曲线'),xlabel('X/mm'),ylabel('V/V'),grid%运行后可得V-X实际曲线图：（见下页）on;下面计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）：量程为1mm时，选取17mm,18mm，应用，在同一坐标图内作出17mm,18mm区间内大铝片的V-X实际曲线以及其线性拟合曲线如下图：20X(mm)20.90021.00021.10021.20021.30021.40021.500

44、21.600V(V)7.327.357.387.417.437.467.487.50X(mm)21.70021.80021.90022.00022.10022.20022.30022.400V(V)7.527.547.567.587.607.6222.63(不变值)根据线性拟合曲线可以计算出测量范围1mm 时的灵敏度和非线性误差：6.92V6.485V灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S=V = | = 0.435V/mm。X18mm17mm非线性误差 = ± Lmax × 100% = ± 6.485V6.47V × 100% = ±0.22%yF,

45、S6.92V量程为3mm时，选取16mm,19mm, 应用，在同一坐标图内作出16mm,19mm区间内大铝片的V-X实际曲线以及其线性拟合曲线如下图(见下页)：21根据线性拟合曲线可以计算出测量范围1mm 时的灵敏度和非线性误差：灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S=V = 7.329V5.961V = 0.456V/mm。X19mm16mm非线性误差 = ± Lmax × 100% = ± 5.961V5.83V × 100% = ±1.79%yF,S7.329V(2)根据表4-4画出被测体为铜圆片时的位移与输出电压的实际曲线：在%的m文件中输入以下

46、代码：X=14.500:0.1:22.400; V=1.93,1.92,1.93,1.95,1.99,2.11,2.25,2.42,2.58,2.76,2.94,3.10,3.24,3.40,3.55,3.70,3.84,3.98,4.12,4.24,4.38,4.51,4.63,4.74,4.86,4.98,5.08,5.18,5.28,5.38,5.50,5.59,5.65,5.73,5.81,5.90,5.96,6.03,6.09,6.17,6.24,6.30,6.35,6.41,6.47,6.53,6.57,6.62,6.67,6.72,6.77,6.81,6.85,6.90,6.95

47、,7.00,7.04,7.08,7.12,7.16,7.19,7.23,7.26,7.29,7.32,7.35,7.38,7.41,7.43,7.46,7.48,7.50,7.52,7.54,7.56,7.58,7.60,7.62,7.63,7.63plot(X,V),title('铜圆片V-X实际曲线'),xlabel('X/mm'),ylabel('V/V'),grid on;%运行后可得铜圆片的V-X实际曲线图：22下面计算量程为1mm 和3mm 时的灵敏度和非线性误差（线性度）：量程为1mm时，选取17mm,18mm，应用，在同一坐标图内

48、作出17mm,18mm区间内铜圆片的V-X实际曲线以及其线性拟合曲线如下图：根据线性拟合曲线可以计算出测量范围1mm 时的灵敏度和非线性误差：23灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S=V = 5.922V5.002V = 0.92V/mm。X18mm17mm非线性误差 = ± Lmax × 100% = ± 5.5V5.462V × 100% = ±0.64%yF,S5.90V量程为3mm时，选取16mm,19mm, 应用，在同一坐标图内作出16mm,19mm区间内铜圆片的V-X实际曲线以及其线性拟合曲线如下图：根据线性拟合曲线可以计算出测量范围1mm

49、 时的灵敏度和非线性误差：灵敏度为曲线斜率，即灵敏度S=V = 6.742V3.994V = 0.916V/mm。X19mm16mm非线性误差 = ± Lmax × 100% = ± 3.994V3.7V × 100% = ±4.4%yF,S6.742V4、分别比较实验十二和本实验所得结果，进行小结。解：由实验十二的实验结果以及根据实验结果所绘出的电涡流传感器的V-X特性曲线可知： 电涡流传感器的V-X曲线在一定范围内基本上是线性的，而随着X的增大，V逐渐增大，当X 达到一定值时，V趋于恒定，但在其很大测量范围内V与X的关系仍是线性关系。而本实

50、验所得出的结果，所绘出的大铝片、小铝片、铜圆片的V-X曲线却均不是线性的，V随着X的增大逐渐增大，但dV却逐渐减小，最终V趋于恒定。由此可见，并非任何一种材料都可以制成电dX涡流传感器的，需经过一定的校正才能使其V-X曲线在量程范围内呈线性关系。24实验完毕，关闭电源。五、实验步骤二被测体形状、1、实验步骤与方法同实验十二。对电涡流传感器性能的影响2、在测微头的测杆上分别用二种不同面积的被测铝材进行电涡位移特性测定，并分别将实验数据列入表4-5。表 4-5不同时的被测体特性数据：3、根据表4-5数据画出实验曲线，计算二种被测体1号、2号的灵敏度、并说明理由。25X(mm)13.00013.10

51、013.20013.30013.40013.50013.60013.700被测体12.152.182.212.292.472.662.833.00被测体23.964.144.314.474.644.804.955.09X(mm)13.80013.90014.00014.10014.20014.30014.40014.500被测体13.173.343.513.663.813.964.104.25被测体25.235.375.505.635.745.855.976.07X(mm)14.60014.70014.80014.90015.00015.10015.20015.300被测体14.384.514.634.764.874.995.095.19被测体26.176.276.356.446.536.616.696.76X(mm)15.40015.50015.60015.70015.80015.90016.00016.100被测体15.305.405.495.585.665.745.835.90被测体26.836.906.967.027.087.137.197.24X(mm)16.20016.30016.40016.50016.60016.70016.80016.900被测体15.976.046.11