传感器实验四(1)

班级：08计测2班学号：3108002518 姓名：陈伟冬

实验四震动信号的多种传感器测量与比较

试验项目名称：振动信号的多种传感器测量与比较

实验项目性质：普通试验

所属课程名称：传感器原理与设计

试验计划学时：2学时

一、实验目的

1、振动信号的获取可用不同类型的传感器，但不同类型的传感器有其适用范围和场

合。本次实验用三种不同传感器对振动台振动信号检测，旨在实验中观察了解其适

用范围；

2、了解电涡流传感器、磁电式传感器和压电式传感器在振动检测中的测试方法及工程

应用。

二、试验内容和要求

1、电涡流传感器的振动测试。了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性及测试方法；

2、磁电式传感器的振动测试。了解磁电式传感器结构、原理及实际应用：振动位移、

速度、加速度的检测；

3、压电式传感器的振动测试。了解压电加速度计的结构、原理和工作特性，掌握压电

式加速度计的实际应用：振动加速度的直接检测。

三、实验主要仪器设备和材料

1、CYS型传感器系统综合实验仪

本次实验所用公共模块包括：①直流稳压电源；②差动放大器；③电压/频率表；

④低频振荡器；⑤低通滤波器。此外，用不同传感器进行测量时还用到以下模块。

a、电涡流传感器测振：电涡流传感器、电涡流变换器；

b、压电式传感器测振：压电式传感器、电荷放大器（或电压放大器）；

c、磁电式传感器测振：磁电式传感器。

2、双踪示波器和接插连接实验导线若干。

四、实验方法、步骤及结果测试

一）实验原理及方法

二）实验步骤及结果测试

1、电涡流传感器振动测试观察

a、将电涡流线圈支架转一角度，置于圆盘振动台上方，线圈与圆盘面平行，

固定在一个合适位置，使圆盘振动时不碰擦传感器为好。

b、电涡流线圈

图4-1电涡流传感器输出波形

2、磁电式传感器的振动测试观察

a、按图6所示接线。磁电式传感器端口接差动放大器两输入端，差动放大器

输出端接示波器。

b、开启电源，加入激励使圆盘振动台振动，调节振荡频率和幅度，观察输出

波形的变化。

图4-2a 磁电式传感器输出波形a

c、由低至高调节悬臂梁的振动频率，观察所得波形的变化趋势。

答：幅度先变大后变小。

d、将“激振I”与“磁电”端接线互换，接通低频振荡器，观察差动放大器的

输出波形。并与原磁电式传感器波形比较。

图4-2a 磁电式传感器输出波形b

e、由d可得出结论：磁电式传感器是一种磁→电、电→磁转换的双向式传感

器。

3、压电式传感器的振动测试观察

a、观察压电式加速度传感器的结构：由双压电陶瓷晶片、惯性质量块、压簧，

引出的电极组装于塑料外壳内。

b、按图7、8接线，低频振荡输出接“激振II”端。

c、开启电源，调节振动频率与振幅，用示波器观察低通滤波器的输出波形。

图4-3 压电式传感器输出波形

d、使悬臂梁慢慢趋于谐振状态（悬臂梁振幅最大），观察示波器所观测到波形

的峰—峰值变化趋势。

答：悬臂梁振幅变大的同时，峰峰值也随着变大。

e、调低悬臂梁振动频率，观察所测波形的变化趋势。、

答：悬臂梁频率降低，波形幅度变小

4、比较测试

a、用双线示波器的通道1和通道2，分别接入（电涡流/磁电、电涡流/压电、

磁电/压电）两种不同传感器转换电路的输出信号，观察同时测试同一振动

信号时的波形（幅值、频率和相位）输出。

b、调节激振器激振频率，观察比较不同传感器的输出波形。

五、思考题

1、传感器实验仪上的电涡流式传感器，除了能用作振动测试之外，还可能用来测量哪

些物理量？

答：电涡流传感器可以测量振动，位移，厚度，转速，温度，硬度等物理量，可以

进行无损探伤。

2、如何理解压电加速度传感器是一种对外力作用敏感的传感器？

答：由于压电效应，加速度越大，作用在传感器上的力就越大，产生压电电荷就越

多，所以压电式加速度传感器实际上是一种对外力敏感的传感器。

3、当振动频率很低时，可否用压电式传感器测振？

答：由于压电式加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下

加速度值与信号的频率平方成正比，所以低频振动其振动量的加速度值会相当小，难以被分辨。

4、如何理解磁电式传感器是一种磁→电、电→磁转换的双向式传感器？

答：磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转效应可以构成力矩发生器和电磁

激振器。