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傳感器實驗指導書(編輯修改稿)

2025-08-29 23:08 本頁面

　

【文章內容簡介】理，通過調節放大電路對電橋輸出的放大倍數，使電路輸出電壓值為重量的對應值，將電壓量綱（V）改為重量量綱（g），即制成一臺比較原始的電子稱。四、實驗步驟：懸臂梁應變式稱重傳感器已安裝在電子秤實驗模塊上。將差動放大器調零。檢查實驗箱一切正常后，打開主控臺電源，按下相應電子秤模塊開關。保持托盤上無任何重物，輸出端Uo2接數顯電壓表（選擇2V擋），調節電位器Rw4，使電壓表顯示為0V。Rw4的位置確定后不能改動。在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，調節Rw3，改變差動放大器的增益，讀取數顯表數值。保持Rw3不變，依次增加砝碼（至少3只），讀取相應的數顯表值，記下實驗結果，關閉電源。實驗數據記錄表重量/g電壓/V拆一個電子稱產品，并學習它內部結構和原理，最后重新安裝該產品。五、實驗報告內容簡述實驗原理。，在坐標軸上畫出各個數據點，然后用直線擬合，得出重量與電壓的數學關系。根據擬合曲線，計算靈敏度L=DU/DW、非線性誤差df3。寫出拆卸掉的電子稱產品的系統框圖，簡單分析其工作原理，產品的結構特點等。總結本次實驗過程中遇到的問題及解決方法。提出對電子秤實驗模塊的改進意見。實驗六超聲波位移測量實驗一. 實驗目的1. 學習LabVIEW軟件的使用。2. 認識超聲波傳感器的工作原理。3. 學習使用超聲波傳感器進行位移測量的方法。二. 實驗原理1. 超聲波傳感器測量原理：超聲波測距傳感器包括有發射超聲波和接收超聲波的兩部分裝置，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。常用的超聲波傳感器有兩種，即壓電式超聲波傳感器和磁致式超聲波傳感器。本實驗采用的是壓電式超聲波傳感器, 主要由超聲波發射器(或稱發射探頭)和超聲波接收器(或稱接收探頭)兩部分組成，它們都是利用壓電材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應進行工作的。利用逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，產生超聲波，以此作為超聲波的發射器。而利用正壓電效應將接收的超聲振動波轉換成電信號，以此作為超聲波的接收器。超聲波發射探頭向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物會立即返回來，超聲波接收探頭收到反射波立即停止計時。設超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離S，即：S=340t/2。需要說明的是，超聲波傳感器發射的波束比較窄（10176。），反射后仍然很窄，如果被測物體被旋轉放置，有可能反射波束會偏離出接收探頭的位置，導致探頭接收不到反射波信號，無法進行測距。實驗所使用超聲波傳感器的發射波頻率是40KHz，它由單片機控制發射探頭發射一組超聲波脈沖后，輸出電平由低電平轉為高電平；等到接收探頭接收到足夠強度的反射超聲波信號時，輸出信號由高電平轉為低電平。所以在實驗的過程中，可以觀察到隨著反射板到探頭的距離變化，傳感器輸出波形的“脈沖”寬度也會對應的發生變化，測試距離越遠，脈沖的寬度越寬。另外，空氣中的聲音傳播速度不是一個固定的值，在不同的溫度下這個數據會有一些變化。通常我們說的340m/s是一個近似數據，傳播速度的修正公式為S=(1＋t/273）^，t為空氣溫度。作為常溫下的測試，可以認為聲速為346 m/s（按25℃計算）。超聲波傳感器距離測量原理示意圖2. 紅外傳感器測量原理：紅外傳感器是基于三角測量原理設計的。如下圖左圖所示，紅外發射器按照一定的角度發射紅外光束，當遇到物體以后，光束反射回來，反射的紅外光線被CCD檢測器接收以后，得到一個偏移值L。利用三角關系，以知發射角度α，偏移距L，中心距X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關系計算出來了。三角測量原理紅外傳感器電壓與檢測距離間關系當距離D足夠小的時候，L值會相當大，超過CCD的探測范圍。這時，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當距離D很大時，L值就會很小。這時CCD檢測器能否分辨得出這個很小的L值成為關鍵，也就是說CCD的分辨率決定能不能獲得足夠精確的L值。要檢測的物體越遠，CCD的分辨率要求就越高。輸出電壓與檢測距離之間的關系如上圖右圖所示。從圖中可以看出，傳感器與被探測物體之間的距離小于10cm的時候，輸出電壓急劇下降，這就要求測量時傳感器與被探測物體之間距離應盡可能大于10cm。此外，紅外傳感器的輸出是非線性的。如果采用線性擬合的方法進行數據標定，誤差很大。這里可以采用多項式擬合的方法。假設有一個高階的多項式函數y=anxn+a(n1)x(n1)+…+ax+a0其中y代表距離，x代表紅外傳感器輸出電壓。如果該函數能夠逼近實際的待擬合的數據，那么就采用該多項式作為傳感器的輸出函數。實際上，對于紅外傳感器來說，采用多項式函數擬合與采用線性最小二乘法擬合相比較，前者的誤差大大減小。三. 實驗儀器和設備1. 計算機１臺 2. LabVIEW軟件 1套 3. 超聲波紅外位移測量實驗模塊 1個4. 多通道數據采集模塊 1套5. 多路電源模塊

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