传感器原理作业

实验一的数据处理

根据原始记录纸上的表1—1记录的数据得到的W U 与是：

W(g)20

202020202020202020

U(mV)5

556666666

计算灵敏度公式为：W U S /；下图为输出电压与所加负载的关系图

由上图我

们可知:S=0.2924g/mV R^2=0.9992 (R 为相关系数）

计算非线性误差的公式为：%

100/1Fs f y m 由上图可知m=57-57*R=57-57*9992.0=0.023mV

%100/1Fs f y m =0.023/57100%=0.04%

思考题：

分析产生非线性误差的原因。

答：电阻阻值的相对变化大时，非线性度越大。在计算是我们忽略了

R R/这一项，所以

实际测量中，输出电压与R R/不呈线性关系，从而产生了非线性误差。实验二的数据处理

根据原始记录纸上的表2—1记录的数据得到的W U 与是：

W(g)20

202020202020202020

U(mV)22

232323242323232324

计算灵敏度公式为：W U S /；下图为输出电压与所加负载的关系图

由上图我们可知:S=0.5936g/mV

计算非线性误差的公式为：%

100/1Fs f y m 由上图可知m=9999.01191190.01mV

%100/1Fs f y m =0.01/119100%=0.008%

由此可见使用板桥测量电路几乎不存在非线性误差

思考题：分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而非线性误差也得到了改变？答：差动电桥安装了两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，所以通过计算与分析可知，在相同条件下，差动电桥电压灵敏度是单臂工作室的两倍，同时还具有温度补偿作用，输出电压与R R/呈线性关系，股也大大改善了非线性误差。

实验三的数据处理

根据原始记录纸上的表3—1记录的数据得到的W U 与是：

W(g)20

202020202020202020

U(mV)12

121211131211121212

计算灵敏度公式为：W U S /；下图为输出电压与所加负载的关系图

由上图我们可知:S=1.1600g/mV

计算非线性误差的公式为：%

100/1Fs f y m 由上图可知m=0000.1231231231231R 0

%100/1Fs f y m =0/200100%=0

由此可见使用全桥测量电路不存在非线性误差

思考题：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，并从理论上加以分析比较，得出相应结论。

答：灵敏度的比较是：单臂<半桥<全桥,非线性度的比较是：单臂>半桥>全桥,单臂工作时接入了一片应变片，半桥工作时接入了两片应变片，而全桥工作时接入了四片应变片，这就是他，它们工作时灵敏度和非线性度不同的根本原因，经计算与分析它们的测量电路，便得到以上结论。

实验四的数据处理

根据原始记录纸上的表4—1记录的数据得到的W U 与是：

W(g)20

202020202020202020

U(mV)19

202021192119212020

计算灵敏度公式为：W U S /；下图为输出电压与所加负载的关系图：

由上图我们可知:S=1.0058g/mV 其误差为：y 1.1333(mV)

计算非线性误差的公式为：%

100/1Fs f y m 由上图可知m=0

%100/1Fs f y m =0

思考题：分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施？

答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大，通过多次校正，通过调节变位器可以减小甚至是消除误差，若要增加输出灵敏度可以增加相形放大电路。

实验五数据处理

根据原始记录纸上的表5—1记录的数据得到的Vop-p —X 曲线如下：

分别作出量程为1mm 和3mm 灵敏度和非线性误差：

（这段的位移范围是： 1.627mm —3.627mm ；输出电压范围是：2800mV —1900mV ）由上图可知：mm mV s /6101

计算非线性误差的公式为：Fs f y m /m 2.6)9981.01(280028002800R mV

66.2（这段的位移范围是：7.127mm —13.127mm ；输出电压范围是：240mV —3500mV ）由上图可知：mm

mV s /31.5472计算非线性误差的公式为：Fs

f y m /)9965.01(3500)1(3500R m 7mV

%1003500/72f 0.2%

思考题：

1、用差动变压器测量较高频率的振幅，例如

1KHZ 的振动振幅，可以吗？差动变压器测量

频率的上限受什么影响？答：可以，一般说来，差动变压器是用于测量位移、压力、振动等非电量参量的传感器件

的。因而，其灵敏度要求高，线性要好。因而，要采用线性整流电路来进行整流。线性整

流电路的构成是：一个将整流电路接到反相运算放大器的反馈回路里并在此输出。

运算放大器、整流电路及其外围电路影响其上限频率。

2、是分析差动变压器与一般电源变压器的异同

答：差动变压器一般用于作为检测元件，而一般变压器一般作为电源变换部件或者信号转

换部件。以E型为例。一般变压器的2个E型铁芯（磁芯）是固定在一起的紧耦合，不

希望工作中有任何移动，否则会产生噪声，大功率时甚至可能损坏。而差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）则相反。差动变压器一般分为变面积式和变气隙式。变面积式差动变压

器的2个E型铁芯（磁芯）不是固定在一起的，随工作需要移动或者旋转。差动变压器有

2个线圈，一个是激励线圈，另一个是检测线圈，一般在激励线圈诸如一个固定频率固定

幅度的信号，通过在检测线圈中的信号获取差动变压器的变化数据，进而可以计算出距离、角度或者速度。

实验七数据处理

根据原始记录纸上的表7—1记录的数据得到的幅频特性曲线如下：

思考题：

1、提高激励频率有哪些优点？但是过高的激励频率又会带来哪些不利因素？应怎样确定

激励频率？

答：适当的提高激励频率会是输出电压的幅度值也变大，但是当激励频率过高到超过某一

个值的时候，又会使得输出电压幅值逐渐减小，所以应将激励频率控制在小于某个能使输

出电压幅度值达到最大的那个频率，然后在这个前提下适当的提高激励频率，得到理想的

输出电压幅度值。

2、若用差动变压器式传感器测量振动，测量的频率受什么限制？

答：运算放大器、整流电路及其外围电路影响其上限频率。同时可能受铁磁材料磁感应频

率响应上限影响。但是原则上来说没影响，因为就算磁材料不响应的高频，线圈本身的磁

场还是有互感现象，只不过早已偏离了线性区域了，得到的结论也不准了，需要修正才行