北航传感器实验报告

由上述拟合可知，压力与电压之间存在着很好的线性度。但是测量点第一个点误差相对比较大。
(2)非线性度 ：
压力/MP
平均输出 (V)
最小二乘直线输出
非线性偏差
0
1.020416
1.1851
-0.1646834
0.05
1.574217
1.504935
0.06928167
0.1
1.880917
1.82477
0.45
4.047667
4.038667
4.063615
0.01595
0.02495
0.02495
0.5
4.356667
4.351
4.38345
0.02678
0.03245
0.03245
可知 ,由表可知， 0.069565/3.19835×100%=2.175%
由上述计算可知，非线性迟滞误差略大。分析原因，有可能是第一个点测量的时候存在着较大的误差。
-45.93
-43.58
-41.06
-38.61
-36.19
-33.79
-31.56
-29.24
x/mm
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
Vo/mV
-27.01
-25.12
-22.85
-20.81
-18.73
-16.72
-14.63
-12.70
-10.76
-8.89
x/mm
10.5
11
11.5
0.022058
0.019058
0.022058
0.3
3.117
3.109
3.10411
0.01289
0.00489
0.01289
0.35
3.427
3.415333
3.423945
0.003055
0.00861
0.00861
0.4
3.737
3.728333
3.74378
0.00678
0.01545
0.01545
（4）前后位移动极，每次0.5mm，直至动静极完全重合为止，记录数据，作出电压-位移曲线。
注意事项:
电容动极须位于环型定极中间,安装时须仔细作调整,实验时电容不能发生擦片,否则信号会发生突变。
五、实验数据及处理
原始数据：
x/mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Vo/mV
-50.66
-48.26
0.007
0.003665
0.014
0.007329843
0.25
0.005
0.002618
0.006
0.003141361
0.30
0
0
0.014
0.007329843
0.35
0
0
0.007
0.003664921
0.40
0
0
0.014
0.007329843
0.45
0.001
0.000524
0.011
方和根（重复性由极差法得到）
=
=1.927Fra Baidu bibliotek7%
综合考虑非线性迟滞和重复性（重复性由极差法得到）
=2.175%+0.34695%
=2.52195%
综合考虑迟滞和重复性（重复性由极差法得到）
=0.18239%+0.34695
=0.52934%
六、实验感想
实验结果基本符合实验要求，活塞压力计精度较高，但迟滞误差略大，第一组数据误差略大。通过此次实验，我了解了压力传感器的原理和压力测量系统的组成，掌握了测试系统静态校准的参数计算方法。
1.82477
0.057463
0.05483
0.057463
0.15
2.191033
2.186
2.144605
0.046428
0.041395
0.046428
0.2
2.495667
2.493333
2.46444
0.031227
0.028893
0.031227
0.25
2.806333
2.803333
2.784275
可知迟滞误差很小。
(4)
压力/MP
正行程输
出
反行程
输出
最小二乘直
线输出
非线性迟滞误差
0
1.020167
1.020667
1.1851
0.16493
0.16443
0.16493
0.05
1.5745
1.573933
1.504935
0.069565
0.068998
0.069565
0.1
1.882233
1.8796
(5)重复性
极差法
压力/MP
0
0.0018
0.000942
0.0001
5.2356E-05
0.05
0.0016
0.000838
0.0006
0.000314136
0.10
0.0003
0.000157
0.007
0.003664921
0.15
0.0001
5.24E-05
0.011
0.005759162
0.20
四、实验步骤
实验步骤如下：
（1）用电源电缆连接电源和电容传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！
（2） 观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，按图1接好实验线路，增益适当。
（3）打开微机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。
2.803333
2.804833
0.3
3.117
3.109
3.113
0.35
3.427
3.415333
3.421167
0.4
3.737
3.728333
3.732667
0.45
4.047667
4.038667
4.043167
0.5
4.356667
4.351
4.353833
最小二乘法拟合曲线
， ；
可得a=1.1851，b=6.3967，即y=1.1851+6.3967x,r2=0.9965,线性度高。
12
12.5
13
13.5
14
14.5
15
Vo/mV
-7.06
-5.23
-3.53
-1.68
0
1.94
3.78
5.60
7.35
9.10
x/mm
15.5
16
16.5
17
17.5
18
18.5
19
19.5
20
Vo/mV
10.78
12.51
14.24
16.02
17.78
19.53
21.29
22.98
24.69
一、实验目的
了解电容式传感器原理及位移测量的原理；
二、实验仪器
电容传感器实验模块
示波器：DS5062CE
微机电源：WD990型，±12V
万用表：VC9804A型
电源连接电缆
螺旋测微仪
三、实验原理
差动式同轴变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化.
0
5.73333E-05
0.45
3.33333E-07
2.03333E-05
0.5
1.03333E-05
0.000192
标准偏差为:;
=
=4.7338×10-5
重复性为：ξR= ×100％= ×100%=0.00444%
(6)总精度：
直接代数和（重复性由极差法得到）
+0.18239%+0.34695%=2.40534%
第二循环
第三循环
正
行
程
0
1.213
1.215
1.0208
0.05
1.345
1.345
1.345
0.1
1.681
1.680
1.681
0.15
2.016
2.016
2.016
0.2
2.355
2.351
2.354
0.25
2.686
2.686
2.686
0.3
3.022
3.021
3.021
0.35
3.356
3.357
正行程输出
反行程输出
平均输出 (V)
0
1.020167
1.020667
1.020417
0.05
1.5745
1.573933
1.574217
0.1
1.882233
1.8796
1.880917
0.15
2.191033
2.186
2.188517
0.2
2.495667
2.493333
2.4945
0.25
2.806333
0.005759162
0.5
0.006
0.003141
0.004
0.002094241
标准偏差为:;
= =3.6989×10-3
重复性为：
ξR= ×100％= ×100%=0.34695%
贝塞尔公式
压力/MP
正行程标准偏差
反行程标准偏差
0
1.02333E-06
3.33333E-09
0.05
7.6E-07
测量杆上的标记对齐，然后从电压表上读出相应的电压值。
8. 卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。
9. 稍停1‐2 分钟，开始第二次循环，从步骤（5）开始操作，共进行3 次循环。
五、实验数据处理
1.各部分用方框图标注如实验设备中图一所示。
2.实验数据列表
压力/MP
输出电压/V
第一循环
3.021
0.25
2.684
2.685
2.684
0.2
2.350
2.350
2.350
0.15
2.015
2.015
2.015
0.1
1.680
1.680
1.680
0.05
1.345
1.345
1.345
0
1.213
1.215
1.214
3.数据处理
(1)校准曲线 （传感器实际特性的数学期望）的确定
压力/MP
0.05614667
0.15
2.188517
2.144605
0.04391167
0.2
2.4945
2.46444
0.03006
0.25
2.804833
2.784275
0.02055833
0.3
3.113
3.10411
0.00889
0.35
3.421167
3.423945
-0.0027783
0.4
3.732667
图一实验系统方框图
图二实验电路接线图
实验设备型号及精度
三、实验原理
在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力0~0.6MPa。信号调理器为压力传感器提供恒流电源，并将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。信号调理器输出为二线制，4‐20mA 信号在250 欧采样电阻上转换为1‐5V 电压信号，由4 位半数字电压表读出。
26.39
x/mm
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
24
24.5
25
Vo/mV
27.75
29.48
31.14
32.75
34.73
35.78
36.99
38.29
39.03
39.46
实验所得散点曲线与一元线性回归所得曲线相似，拟合曲线线性度高，原数据电压值基本与距离呈线性关系，且在0v，即x=12.5mm出两端对称。
3.357
0.4
3.691
3.692
3.691
0.45
4.026
4.026
4.026
0.5
4.360
4.360
4.360
反
行
程
0.5
4.360
4.360
4.360
0.45
4.025
4.025
4.025
0.4
3.690
3.690
3.691
0.35
3.355
3.355
3.355
0.3
3.021
3.021
3.74378
-0.0111133
0.45
4.043167
4.063615
-0.0204483
0.5
4.353833
4.38345
-0.0296167
其中， , i=1,2.....n
由表可知， =0.06928167； 6.3967×0.5=3.19835
所以，
由上述计算可知，非线性误差较小，输出电压与压力值线性度较好。
5. 卸压后，重复步骤3，并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正
行程零点。
6. 按0.05MPa 的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测
量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。
7. 加载至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值，记为反行程的满量程值。此后逐级卸载，每卸载一次需要用手轮保证
信号与测试技术实验报告
实验二传感器实验
院 系：自动化科学与电气工程学院
姓 名：
学 号：
班 级：
一
一、实验目的
1. 掌握压力传感器的原理；
2. 掌握压力测量系统的组成；
3. 掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法。
二、实验设备
本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，4 位半数字电压表，直流稳压电源盒采样电阻组成。图一为实验系统方框图，图二为实验电路接线图。
0.25
2.806333
2.803333
0.003
0.3
3.117
3.109
0.008
0.35
3.427
3.415333
0.011667
0.4
3.737
3.728333
0.008667
0.45
4.047667
4.038667
0.009
0.5
4.356667
4.351
0.005667
可知 ,由表可知， 0.011667/(2×3.19835)×100%=0.18239%
9.33333E-08
0.10
2.33333E-08
1.588E-05
0.15
3.33333E-09
2.7E-05
0.20
1.63333E-05
6.53333E-05
0.25
8.33333E-06
1.03333E-05
0.30
2.95823E-31
5.2E-05
0.35
0
1.43333E-05
0.40
(3)迟滞误差
压力/MP
正行程输出
反行程输出
正反行程偏差
0
1.020167
1.020667
-0.0005
0.05
1.5745
1.573933
0.000567
0.1
1.882233
1.8796
0.002633
0.15
2.191033
2.186
0.005033
0.2
2.495667
2.493333
0.002333
四、实验步骤
1. 用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。
2. 核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。
3. 将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭（严谨未打开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器）。
4. 加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。反复1‐2 次，以消除压力传感器内部的迟滞。