测微头读数图
图1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0.01mm,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1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1乙已过零则读2.514mm;如图1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。
1、根据图2示意安装光纤位移传感器和测微头,二束光纤分别插入实验模板上的光电座(其内部有发光管D和光电三极管T )中,其它接线按图2。
图2 光纤传感器位移实验接线图
2、检查接线无误后,合上主机箱电源开关。调节测微头,使光反射面与Y型光纤头轻触;再调实验模板上的RW、使主机箱中的电压表(显示选择开关打到20V档)显示为0V。
3、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm读取电压表显示值,将数据填入表1,正、反行程共重复10次。实验完毕,关闭电源。
表1光纤位移传感器输出电压与位移数据
实验三十一 电容式传感器的位移特性实验
一、实 验 目 的
了解电容式传感器结构及其特点。
二、实 验 原 理
利用平板电容和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、S、d中三个参数中,保持两个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变S)等多种电容传感器。变面积型电容传感器中,平板结构对极距特别敏感,测量精度受到影响,而圆柱形结构受极极板径向变化的影响很小,且理论上具有很好的线性关系,(但实际由于边缘效应的影响,会引起极板间的电场分布不均,导致非线性问题仍然存在,且灵敏度下降,但比变极距型好得多。)成为实际中最为常用的结构,其中线位移单组式的电容器C在忽略边缘效应时为:
(1)
式中——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度;r2、r1——外圆筒内半径和内圆柱外半径。当两圆筒相对移动时,电容变化量为
(2)
于是,可得其静态灵敏度为:
(3)
可见灵敏度与有关,r2与r1越接近,灵敏度越高,虽然内外极简原始覆盖长度与灵敏度无关,但不可太小,否则边缘效应将影响到传感器的线性。
本实验为变面积式电容传感器,采用差动式圆柱形结构,因此可以很好的消除极距变化对测量精度的影响,并且可以减小非线性误差和增加传感器的灵敏度。
三、需用器件与单元
电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源。
四、实 验 步 骤
1、将电容式传感器装于电容传感器实验模板上,将传感器引线插头插入实验模板的插座中。
2、将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显单元Vi相连(插入主控箱Vi孔)Rw调节到中间位置。
3、接入±15V电源,旋动测微头改变电容传感器动极板的位置,每隔0.2mm,记下位移X与输出电压值,填入表1。
表1电容传感器位移与输出电压值
五、实验注意事项
1、 传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。
2、 做实验时,不要接触传感器,否则将会使线性变差。
六、思 考 题
1、 简述什么是传感器的边缘效应,它会对传感器的性能带来哪些不得影响。
2、 电容式传感器和电感式传感器相比,有哪些优缺点?
七、实验报告要求:
1、 整理实验数据,根据所得实验数据做出传感器的特性曲线,并利用最小二乘法做出拟合直线,计算该传感器得非线性误差。
2、 根据实验结果,分析引起这些非线性得原因,并说明怎样提高传感器得线性度。
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