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。