发布时间 : 星期四 文章《传感器与测试技术》教学大纲更新完毕开始阅读
（三）电涡流传感器位移特性实验
1．实验目的与任务
掌握电涡流传感器的工作原理和特性；掌握电涡流传感器的静态性能及测试方法；掌握不同材料的被测物对电涡流传感器性能的影响；掌握电涡流传感器的基本应用；了解电涡流传感器电路的组成及原理。
2．实验原理
电涡流传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。当金属板置于变化着的磁场中时，或者在固定磁场中运动时，金属板内就要产生感应电流，这种电流的流线在金属体内是闭合的（自成回路），所以叫做涡流。涡流的大小与金属体的电阻率、导磁率、厚度以及线圈与金属板间的距离，线圈的激磁电流角频率等参数有关。当除线圈与金属导体表面的距离以外的所有参数一定时，涡流损耗只与金属导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
电涡流传感器在实际应用中，由于被测体据涡流传感器的位置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。涡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。
3．实验内容及要求
（1）电涡流传感器的静态性能测试；
（2）被测体的位移对电涡流传感器特性的影响； 4．实验结果及要求
（1）记录位移与测量电路电压输出数据，分别记录被测体为不同材质时电涡流传感器的位移与输出电压实验数据，画出实验曲线，并分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。
（2）记录实验数据，画出V-X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，（即曲线线性端的中点），试计算测量范围量程为1mm与3mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
（四）机械系统振动测量
对机械结构固有频率特性进行测定，并对测试信号进行频谱分析。 1．实验目的与任务
了解和掌握机械结构振动系统幅频特性曲线的测量方法；了解机械结构固有频率测量系统的构成。
2．实验原理
双简支梁在某一激振频率下产生振动，用加速度传感器测量双简支梁在此频率下振动的振幅。当激振频率由低频—高频扫频，传感器就能测出对应频率下的振幅。
3．实验内容及要求
机械结构固有频率的测量。要求通过幅频特性曲线求出双简支梁的固有频率。 4．实验结果及要求
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画出幅频特性曲线；估算阻尼比，并说明阻尼比及固有频率对机械结构动态特性的影响。
（五）压阻式压力传感器动态特性的标定
1．实验目的与任务
了解压力传感器测量压力的原理和方法；利用激波管测试压力传感器的动态特性参数。 2．实验原理
激波管标定装置系统如图1所示.。它由激波管、入射激波测速系统、标定测量系统及气源等四个部分组成。激波管是产生激波的核心部分，由高压室和低压室组成，中间用膜片隔开，激波压力的大小由膜片的厚度决定。标定时，根据要求对高低压室分别充以不同压力的气体，低压室一般为一个大气压，仅给高压室充气，当高低压室的压力差达到一定程度时膜片破裂，高压室的气体膨胀冲入低压室从而形成激波。这个激波的波阵面压力保持恒定，接近理想的阶跃波，并以超音速冲向被标定的传感器。传感器在激波的激励下按固有频率产生一个衰减振荡。被标定压力传感器可放置在侧面位置上，也可放在底端面位置上。从被标定传感器来的信号通过电荷放大器，再通过接口传给采集系统，。
图1 激波管标定装置系统原理框图
1—激波管的高压室；2—激波管的低压室；3—激波管的导低压室的膜片；4—侧面被标定的传感器；5—底面被标定的传感器；6、7—测速压力传感器；8—测速前置级；9—数字式频率计；10—测压前置级；11—记录记忆装置；图15-20 被标定传感器的输出波形
12—气源；13—气压表；14—泄气门
3．实验内容及要求 （1）构建激波管标定系统；
（2）对压阻式压力传感器进行动态特性测试。 4．实验结果及要求
（1）记录压力传感器的动态特性曲线；根据压力传感器阶跃响应特性曲线，求出压力传
感器的动态特性参数固有角频率wn和阻尼比?；
（2）求取压力传感器的上升时间、最大过程量、及响应带宽等特性指标； （3）提出改善压力传感器动态特性指标的方法和思路。
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三、实施建议
（一）实施安排 序号 1 2 3 4 5 实验项目名称 温度传感器动态特性测试 应变传感器性能实验 电涡流传感器位移性能实验 机械系统振动测量 压阻式压力传感器动态特性的标定 学时 分组情况 2 1 1 2 2 1人1组 1人1组 1人1组 1人1组 1人1组 实验性质 设计性 验证性 验证性 综合性 综合性 实验要求 必做 必做 必做 必做 必做 备注 注：“实验性质”栏中，综合性、设计性实验须按学校有关管理办法认定。
（二）考核与评价
考核方式：考试/考查 组织方式：现场测试
成绩评定：五级制（优秀、良好、中等、及格、不及格）
记分标准：参与实验态度占10%、遵守实验室规定占10%、完成实验的质量40%、动手能力占20%、创新能力占20%
（三）实验教材或指导书
《传感器与测试技术实验指南》，熊飞丽、张文娜、叶湘滨，国防科技大学出版社（内印），2012.05
（四）其他有关说明
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