各类传感器测速性能比较实验

各类传感器测速性能比较实验一、实验目的比较各类传感器对测速实验的性能差异。二、实验要求通过实验二十（霍尔测速实验）、实验二十一（磁电式传感器测速实验）、实验二十八（电涡流传感器测转速实验）、实验三十一（光纤传感器测速实验）以及实验三十二（光电转速传感器的转速测量实验），获得实验数据，进而对实验数据进行比较，获得各传感器测速的性能。三、基本原理（一）霍尔测速实验：利用霍尔效应表达式UH=KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率/12）。（二）磁电式传感器测速实验：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。（三）电涡流传感器测转速实验：利用电涡流的位移传感器及其位移特性，当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。（四）光纤传感器测速实验：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。（五）光电转速传感器的转速测量实验：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。四、主要器件及单元霍尔式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块、光纤传感器实验模块、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。五、实验步骤根据各类传感器测速实验相应的实验指导，进行各类传感器的测速实验，并记录好相应的实验数据。实验数据如下表（单位：转/分）：5V6V7V8V9V10V11V12V13V霍尔式560685830102511751320150016701790磁电式565690870104012101370152516851850电涡流49062079594511001275149516401805光纤525730875101011601320148016501800光电530730900107012701435157517401905将各类传感器所记录的数据分别制成图表，分析数据如下：六、数据分析通过对数据分析，可以发现各类传感器在测速上具有以下几点不同：1）霍尔式传感器在测速上有所限制，需要具有磁钢，通过检测磁场变化，可以得到电脉冲信号，获取后轮转动速度。优势在于获取信息准确，体积小，而且不增加后轮负载,另外霍尔式车轮转速传感器抗电磁波干扰能力较强，常用于电动车驱动轮的轮速感应检测。缺点是互换性比较差，信号随温度变化，非线性输出，最好用单片机进行非线性和温度校正。2）磁电式传感器是以磁敏元件为检测基础的角位移传感器，对比光电编码器和旋转变压器，它具备高可靠性，对使用环境要求低，抗震能力强，转速高，结构简单，装配简易，在同参数下体积更小，成本更低等诸多优点，缺点式测量低速转动数据时精度低，抗电磁波千扰能力差；3）电涡流传感器的优点：可以长期可靠工作、灵敏度度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，在大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测中广泛应用。缺点是对被测体表面尺寸大小有一定限制和要求，而且维修成本高；4）光电传感器测量转速时转盘上反射（或吸收点）的多少对测速精度有影响；优势是获取信息准确，精度高，搭建容易。缺点是光电编码器体积较大，在车辆上使用时将导致车量底盘自重增加，而且光电传感器对环境要求高，容易受环境污染而失效。综上所述，各类传感器各有优缺点，适合不同方面的测速，在本实验中均能够较为准确的测量速度，且测量误差并不是很大。七、实验总结通过这次实验，对各类传感器的理解更进一步，并且由于对各类传感器的测速性能进行比较，更加深入了解传感器的实际应用。不同的传感器虽然能够对同一物理量进行测量，但测量原理和测量过程不同，实验结果就会有不同的误差。通过比较，才能对以后做其他类似实验更加得心应手。霍尔传感器：在混凝土钻孔取芯机主后轮驱动齿轮处，通过打孔，将几块很小的稀土磁钢镶在里面，然后将霍尔元件安装在附近，通过检测磁场变化，可以得到电脉冲信号，获取后轮转动速度。优势在于获取信息准确，体积小，而且不增加后轮负载。劣势是齿轮处靠近主驱动电机，容易受磁场干扰;对齿轮打孔，容易损坏齿轮。其次是光电传感器：在主驱动齿轮表面附上黑白间隔的彩带，将反射型光电传感器安装在齿轮附近，当黑白彩带交替通过时，产生一系列电脉冲，由此获取转动角度。也可以对齿轮打孔，采用直射型光电传感器，通过间断接受到的红外光，产生电脉冲信号，获取转动角度。优势是体积小，不增加后轮负载，反射型方案对原有器件不需要再加工。劣势是精度受到光电管体积的限制。还有就算光电编码器：另外购买光电编码器安装在主驱动齿轮上，通过齿轮传过来的转动信息，获取后轮转角。作为玻璃棉卷毡生产厂家，综合其优势劣势作说明。优势是获取信息准确，精度高，搭建容易。劣势是增加后轮负载;光电编码器体积较大，导致车重增加。