磁电式及压电式传感器实验(2011版)

磁电式及压电式传感器实验

1实验目的

（1）学习磁电式传感器振动测量原理

（2）学习压电式传感器测量原理

（3）掌握磁电式及压电式传感器信号调理电路的原理及调试方法

2实验原理

（1）磁电式传感器振动测量原理

磁电式传感器是一种能将非电量的变化转化为感应电动势的传感器，如图1所示，传感器由永久磁钢作为动铁，当它与感应线圈有相对运动时，线圈与磁场中的磁通交链产生感应电动势。该感应电动势经过放大滤波后，可以用来反映动铁的振动频率和幅度。

图1 磁电式传感器实验电路连线图

（2）压电式传感器测量原理

压电式传感器是一种典型的有源传感器（发电型传感器），压电传感元件是力敏感元件，在压力、应力、加速度等外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量的电测。如图2所示，该电荷经过电荷放大器和滤波器后，可以用来反映施加在压电传感器上的外力的变化情况。

图2 压电加速度传感器实验电路连线图

3实验仪器

磁电式传感器、激振器I、压电加速度传感器、激振器II、公共电路实验模块、示波器

4实验步骤

（1）观察主机平台顶端左侧的圆形振动台，该振动台有两个竖直的轴，左边的轴即为磁电式传感器的动铁部分，右边的轴是振动台的激振轴。

（2）用带两个接头的三芯电缆连接主机上激振选择区的实验模块电源与公共电路实验模块。

（3）将差动放大器增益置于中间位置，差动放大器的“+”“‐”输入端接地。输出端接电压表200mV档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“差动增益、差动调零”电位器均不应再变动。

（4）按图1连接实验电路，其中磁电式传感器线圈在主机顶端右侧。将激振选择开关调到激振Ⅰ，开启主机电源，调节低频信号频率与幅度，观察示波器波形，记录低频信号频率及幅度与输出信号波形的关系，在实验报告中进行说明。

（5）观察主机平台顶端右侧的悬臂梁振动台，悬臂梁上方透明塑料壳内即为压电加速度传感器。

（6）按图2连接实验电路，其中压电式传感器信号在主机顶端右侧。将激振选择开关调到激振Ⅱ，开启主机电源，调节低频信号频率与幅度，观察示波器波形，当悬臂梁处于谐振时示波器所观察到的波形Vp‐p值最大。记录低频信号频率及幅度与输出信号波形的关系，在实验报告中进行说明。注意激振时悬臂梁振动频率不能过低（如低于5HZ），否则传感器将无稳定输出。

5实验报告

（1）用自己的语言叙述磁电式及压电式传感器的测量原理。

（2）说明磁电式传感器实验中低频信号频率及幅度与输出信号波形的关系。

（3）说明压电式传感器实验中低频信号频率及幅度与输出信号波形的关系。