综合性（设计性）实验报告
实验课程：传感器与检测技术
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班 级：
指导教师：
实验日期： 20##-12-24
实验六 位移检测传感器应用
一、实验类型
综合性实验
二、实验目的和要求
1．了解微位移、小位移、大位移的检测方法。
2．运用所学过的相关传感器设计三种位移检测系统。
3．对检测系统进行补偿和标定。
三、实验条件
计算机、CSY-V9.0软件、CSY传感器实验仪
四、实验方案设计
1．光纤位移传感器静态实验
(1) .所需单元及部件：主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。
(2). 实验原理
反射式光纤位移传感器的工作原理如图（1）所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤，光纤只起传输信号的作用，因此是属于非功能性的光纤传感器。当光发射器产生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位移量。
(3).实验电路
图（1）反射式光纤位移传感器的工作原理图 图（2）电涡流传感器的工作原理图
2．电涡流式传感器的静态标定
(1).所需单元及部件：涡流变换器、F／V表、测微头、铁测片、涡流传感器、振动平台、主副电源。
(2). 实验原理
电涡流传感器由平面线圈和框架组成，它和被测体两部分组成测试系统如图（2）。当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导频率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关，将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
（3）．实验电路
3．霍尔式传感器的特性—直流激励
（1）.所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F／V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主副电源。
(2). 实验原理
霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移，如图（3）。
(3).实验电路
图（3）霍尔式传感器的工作原理图
五、实验步骤
1. 光纤位移传感器静态实验
（1）.观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布；
（2）. 了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。）
（3）. 如图（1）接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。
（4）. 旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小—大—小的变化。
（5）.旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.1mm读出电压表的读数，填入表1。
（6）.关闭主、副电源，把所有旋钮复原到初始位置。
（7）.作出V-ΔX曲线，计算灵敏度S=ΔV／ΔX及线性范围。
2. 电涡流式传感器的静态标定
(1).装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。
(2).观察传感器的结构，它是一个扁平线圈。
(3).用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至F／V表，电压表置于20V档，见图(3)，开启主、副电源。
(4).适当调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下电压表的数值，建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止，填入表2。
(5).根据实验数据,在坐标纸上画出V－X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度。
(6).实验完毕关闭主、副电源, 把所有旋钮复原到初始位置。
3. 霍尔式传感器的特性—直流激励
(1).了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
(2).开启主、副电源，将差动放大器调零后，增益置最小，关闭主电源，根据图(3)接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
(3).装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
(4).开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
(5).上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数, 填入表3，作出V－X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。
(6).实验完毕关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
六、原始数据记录
1. 光纤位移传感器静态实验
表1
2. 电涡流式传感器的静态标定
表2
3. 霍尔式传感器的特性—直流激励
表3
七、数据整理、分析
1. 光纤位移传感器静态实验
分析：上升段：起点（1，-23），终点（15，438），斜率：32，第8点的最大非线性误差为62mv：
下降段：起点（22，453），终点（48，218），斜率：-10，第43点的最大非线性误差为25mv。
由上面可知其有两个线性范围，分别为0.1mm~1.5mm与2.2mm~4.8mm，根据最小二乘法可得其拟合直线分别为y=32x-14和y=-10x+686：
对于上升段其灵敏度为32，其线性度为14.2%；对于下降段其灵敏度为-10，其线性度为5.5%。
2. 电涡流式传感器的静态标定
分析：起点（10，-2010），终点（32，-4064），斜率：-94，第21点的最大非线性误差为151mv。
由上面的分析可知其线性范围为1.0mm~3.2mm，根据最小二乘法可得其拟合直线为y=-94x-1063：其灵敏度为-94，线性度为3.7%。
3. 霍尔式传感器的特性—直流激励
分析：正位移：起点（1，0），终点（14，28），斜率：2，第8点的最大非线性误差为3mv；
负位移：起点（25，-1），终点（39，-40），斜率：-3，第32点的最大非线性误差为4mv。
由上面分析可知其正位移段的线性范围为0.1mm~1.4mm，负位移段的线性范围为2.5mm~3.9mm；根据最小二乘法得其正位移段和负位移段的拟合直线分别为y=2x-2和y=-3x+76；对于正位移段其灵敏度为2，其线性度为10.7%；对于负位移段其灵敏度为-3，其线性度为10%。
八、结论
1.对三种位移检测系统进行性能比较
注：正文部分文字、图片等排版格式参照毕业论文（设计）管理手册要求。
第二篇：设计性实验报告参考文献格式要求
参考文献格式及要求
参考文献在正文中所引用之处以上脚[ ]的形式标出（大、小标题中不能有文献著录）．列入的参考文献必须是作者亲自阅读过，并在论文中直接引用的、最主要的、发表在正式出版物上的文献．未正式发表的文献(包括私人通讯等)一般不作为文献引用．必须引用时，应在引用的当页下端用*标出。引用的网上出版物必须是固定的、可一直查阅的文献。本刊提倡作者在自己的文章中对国内外同行已发表的相关论文予以充分反映．
参考文献书写格式请遵照国家标准中顺序编码制的规定.作者只著录3位，其余用“等”或“et al”代替，格式如下：
一、专著
[序号] 主要责任者. 专著名(版次初版不写) [M]. 出版地: 出版社名称, 出版年：起始页码 (当整体引用时不注).
示例 ：
[1] 陈 红．中国煤矿重大事故中的不安全行为研究[M]．北京：科学出版社， 2006:20-21．
二、期刊
示例： [序号]主要责任者. 文献题名[J]. 刊名, 年, 卷(期): 起止页码.
[1] 田进寿，白永林，刘百玉，等.瓦斯突出机理分析[J]. 煤炭学报, 2006, 31(5): 258-299.
三、论文集
[序号]主要责任者. 文题名[C]. 出版地(城市): 出版者, 出版年：起止页码. 示例：
[1] 辛希孟. 信息技术与信息服务国际研讨会论文集[C]. 北京: 中国社会科学出版社, 1994：258-299.
四、学位论文
[序号]主要责任者. 论文题目[D]. 单位所在成市: 授予单位, 发表年.
示例：
[1] 王玉新, 邰晓梅, 姜 杉. 三维虚拟设计环境下的机械产品概念设计[D]. 北京：中国矿业大学（北京），1983.
五、报告
[序号]主要责任者. 报告题目[R]. 单位所在城市: 单位名称, 出版年.
六、报纸
[序号]主要责任者. 文献题[N]. 报纸名, 出版日期(版次).
示例：
[1] 谢希德. 创造学习的新思路[N]. 人民日报, 1998-12-25(10).
七、专利
[序号]专利申请者或所有者. 专利题名[P]: 专利国别, 专利号，出版日期. 示例：
[1] 西安电子科技大学.光折变自适应光外差探测方法[P]. 中国专利：01128777. 1989-07-26.
八、标准(包括国际标准、国家标准、规范、法规等)
[序号]主要责任者(任选). 标准编号, 标准名称[S]. 出版地(任选): 出版者(任选),出版年(任选).
示例：
[1] GB/T 7714-2005, 文后参考文献著录规则[S].
[2] JT/T 623-2005, 集装箱吊具[S]. 北京: 人民交通出版社出版, 2005.
九、析出文献
[序号]析出文献主要责任者. 析出文献题名[A]. 原文献主要责任者(任选). 原文献题名[C]. 出版地: 出版社名称, 出版年: 析出文献起止页码.
示例：
[1] 钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用[A]. 赵玮. 运筹学的理论与应用——中国运筹学会第五届大会论文集[C].西安:西安电子科技大学出版社,1996:468-471.
十、电子文献
对于载体为“MT(磁带)”“DK(磁盘)” “CD(光盘)” “OL(联机网络)” “DB(数据库)” “CP(计算机程序)” 和“EB(电子公告)”等的文献，将对应的印刷版的[文献类型标志]换成 [文献类型标志/载体类型标志](包括[DB/MT]（磁带数据库）、[CP/DK]（磁盘软件）、［M/CD］（光盘图书）、[J/OL]（网上期刊）、[DB/OL]（网上数据库）、[EB/OL]（网上电子公告）等)；对于载体为“OL”的文献，除了将对应的印刷版的[文献类型标志]换成 [文献类型标志/载体类型标志]以外，尚须在对应的印刷版著录项目后加上发表或更新日期(加圆括号，有出版年的文献可不选此项)、引用日期(加方括号)和电子文献的网址.
[序号]主要责任者. 电子文献题名 [电子文献及载体类型标识]. 电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期（任选）.
示例：
[1] 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展[EB/OL]. http: //
www. /pub/wml. txt/980810-2.htm, 1998-08-16/1998-10-04.