距離和位移檢測實驗

1、深圳市德普施科技有限公司SHENZHENDEPUSHCO.LTD.距離和位移實驗指導(dǎo)書實驗一實驗一距離位移傳感器的測量距離位移傳感器的測量一、實驗?zāi)康模阂?、實驗?zāi)康模毫私夂驼莆崭鞣N距離位移傳感器的工作原理和測量方法。了解和掌握各種距離位移傳感器的工作原理和測量方法。二、實驗儀器：二、實驗儀器：德普施距離與位移傳感器實驗臺DRJLWY德普施基礎(chǔ)實驗平臺DRMYMEC德普施數(shù)據(jù)采集卡DRDAQUSBSINO光柵尺數(shù)顯表SINOSDS3DRV

2、I虛擬儀器實驗平臺DRVI2.3三、實驗原理：三、實驗原理：在德普施距離和位移傳感器上集成安裝了各種傳感器，包括有：直線位移滑變電阻式傳感器，超聲波測距傳感器，紅外光電式測距傳感器。實驗臺上還安裝了一個數(shù)字顯示光柵尺作為位移傳感器的定標(biāo)工具標(biāo)定。1、直線位移滑變電阻式傳感器的工作原理直線位移滑變電阻式傳感器的工作原理一、此種傳感器基本結(jié)構(gòu)分為三層：一、此種傳感器基本結(jié)構(gòu)分為三層：1.導(dǎo)電層（涂覆銀膜用于導(dǎo)電）2.空氣層（通過一定高度的分

3、隔，使導(dǎo)電層與電阻層在自然狀態(tài)下沒有接觸）3.導(dǎo)電塑料電阻層（涂覆導(dǎo)電塑料電阻的基層）二、作用實現(xiàn)二、作用實現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)電層受到外力向下壓，會與最下層的導(dǎo)電塑料層發(fā)生接觸，從而輸出信號。深圳市德普施科技有限公司SHENZHENDEPUSHCO.LTD.距離和位移實驗指導(dǎo)書圖14超聲波傳感器結(jié)構(gòu)示意圖以超聲波為檢測手段，包括有發(fā)射超聲波和接收超聲波，并將接收的超聲波轉(zhuǎn)換成電量輸出的裝置稱為超聲波傳感器。習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。常用的

4、超聲波傳感器有兩種，即壓電式超聲波傳感器(或稱壓電式超聲波探頭)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(fā)射器(或稱發(fā)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(yīng)進(jìn)行工作的。利用逆壓電效應(yīng)將高頻電振動轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動，產(chǎn)生超聲波，以此作為超聲波的發(fā)射器。而利用正壓電效應(yīng)將接收的超聲振動波轉(zhuǎn)換成電信號，以此作為超聲波的接收器。超聲波傳感器的測距原理：超聲

5、波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為340ms，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離S，即：S=340t2實驗所使用的DRMNCSB型超聲波傳感器的發(fā)射波頻率是40KHz，傳感器實際上是由單片機(jī)來控制工作的：發(fā)射探頭發(fā)射一組5個超聲波脈沖后，輸出電平由高電平轉(zhuǎn)為低電平；等到接收探頭接收

6、到足夠強(qiáng)度的反射超聲波信號時，輸出信號由低電平轉(zhuǎn)為高電平。所以在實驗的過程中，同學(xué)們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(yīng)的發(fā)生變化，測試距離越遠(yuǎn)，脈沖的寬度越寬。因此，計算出脈沖的寬度就可以計算出反射板到探頭的距離。發(fā)射的兩組脈沖間隔時間約為18ms，對應(yīng)的測試距離為3.069m。所以，該型號的超聲波傳感器的最遠(yuǎn)測試距離是3米。為了消除發(fā)射電路強(qiáng)電磁脈沖對接收電路的影響，在發(fā)射電路發(fā)射脈沖后，接收電

7、路需延時大約1ms，才能正常接收信號。在設(shè)計中為保險起見，這個時間被設(shè)計成1ms，對應(yīng)的最短測試距離約為0.17m，所以DRMNCSB型超聲波傳感器的測試范圍在0.17～2.5米是有技術(shù)保證的。另外，空氣中的聲音傳播速度不是一個固定的值，通常我們所認(rèn)為的340ms是一個大概的數(shù)據(jù)，在不同的溫度下這個數(shù)據(jù)會有一些變化。其傳播速度的修正公式為S=331.4（1＋t273）^0.5，t為空氣溫度。作為常溫下的測試，可以就認(rèn)為聲速為346ms（