传感器与检测技术实验的报告.doc

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“传感器与检测技术”实验报告

序号实验名称

1 电阻应变式传感器实验

2 电感式传感器实验

学号： 3 电容传感器实验913110200229

姓名：杨薛磊

序号：83

实验一电阻应变式传感器实验

（一）应变片单臂电桥性能实验

一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。

二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感

器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元

件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在

机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

三、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直

流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 12位数显万用表（自备）。

四、实验步骤：

应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模

板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体，其中 4 个电阻

符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻，

是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器

上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应

变片输入口，做应变片测量振动实验时用。

1、将托盘安装到传感器上，如图 1 —4 所示。

图 1 —4传感器托盘安装示意图

2 、测量应变片的阻值：当传感器的托盘上无重物时，分别测量应变片R1 、 R2 、 R

3 、

R4

的阻值。在传感器的托盘上放置10 只砝码后再分别测量R1 、 R2 、 R3 、 R4 的阻值变化，分析应变片的受力情况（受拉的应变片：阻值变大，受压的应变片：阻值变小。）。

图 1 — 5 测量应变片的阻值示意图

3 、实验模板中的差动放大器调零：按图 1 — 6 示意接线，将主机箱上的电压表量程切

换

开关切换到2V 档，检查接线无误后合上主机箱电源开关；调节放大器的增益电位器R W3 合适位置 (先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转 1 圈 )后，再调节实验模板放大器的调零电位

器 R W4，使电压表显示为零。

图 1 — 6 差动放在器调零接线示意图

4 、应变片单臂电桥实验：关闭主机箱电源，按图 1 —7 示意图接线，将±2V ～± 10V 可调电源调节到±4V 档。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平

衡电位器R W1，使主机箱电压表显示为零；在传感器的托盘上依次增加放置一只20g 砝码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表 1 。

图 1 —7 应变片单臂电桥实验接线示意图

表 1 应变片单臂电桥性能实验数据

重量 (g) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 电压 (mV) 0 -4 -9 -14 -19 -23 -27 -32 -36 -40

5 、根据表 1 数据作出曲线并计算系统灵敏度S＝ V/ W （ V 输出电压变化量，W 重量变化量）和非线性误差δ，δ = m/yFS× 100％式中m 为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS 满量程输出平均值，此处为200g。实验完毕，关闭电源。

数据分析：系统灵敏度S ＝ V/W=0.224

非线性误差δ = m/yFS× 100％=1.02％

（二）应变片半桥性能实验

一、实验目的：了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。

二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。应变片半桥特性实验原理如图 2 —1 所示。不同应力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，输出灵敏度提高，非线性得到改善。其桥路输出电压 Uo ≈ (1 ／ 2)( △R ／R)E ＝ (1 ／ 2)K εE 。

图 2 — 1应变片半桥特性实验原理图

三、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验步骤：

1 、按实验一（单臂电桥性能实验）中的步骤 1 和步骤 3 实验。

2 、关闭主机箱电源，除将图1— 7 改成图 2 — 2 示意图接线外，其它按实验一中的步

骤 4 实验。读取相应的数显表电压值，填入表 2 中。

图 2 — 2 应变片半桥实验接线示意图

表 2 应变片半桥实验数据

重量 (g) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 电压 (mV) 0 8 16 24 33 41 49 58 66 74

3 、根据表 2 实验数据作出实验曲线，计算灵敏度S＝ V/W ，非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。

数据分析：系统灵敏度S ＝ V/W=0.413

非线性误差δ = m/yFS× 100％=2.05％

五、思考题：

半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：邻边。

在邻边时 , 中点的电位变化的才能和另外的参考点进行比较, 如果不在临边, 也就会出现当两个应变片都发生变化时,与他们对应电阻的电位差可能会出现0 的情况。

举个例子：两个应变片的电阻分别为A 和 B, 另外两个电阻为 C 和 D, 假设 A=B=C=D,那么, 在邻边时 ,当因为受力 ,A 电阻大于 B 时 ,两点间电位会低于 C 和 D, 反之亦然；而如果不在临

边, 那么 A 和 C 之间的电位变化和 C 与 D 之间的电位变化就没有前面的规律了,也就无法判断哪个应变片出现受力变化了。

（三）应变片全桥性能实验

一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。

二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。应变片全桥特性实验原理如图 3 —1 所示。

应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥

邻边。当应变片初始阻值：R1＝ R 2＝ R3＝ R4，其变化值R1＝ R2＝R3＝ R 4时，其桥路输出电压Uo ≈ (△R ／ R)E ＝ K εE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。

图 3 —1 应变片全桥特性实验接线示意图

三、需用器件和单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直

流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验步骤：

1 、实验步骤与方法（除了按图 3 —

2 示意接线外）参照实验二，将实验数据填入表 3

作出实验曲线并进行灵敏度和非线性误差计算。实验完毕，关闭电源。

图 3 — 2应变片全桥性能实验接线示意图

2 、表

3 全桥性能实验数据

重量 (g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压 (mV) -17 -34 -51 -67 -84 -100 -117 -134 -151 -167

3 、根据表 /3 实验数据作出实验曲线，计算灵敏度S＝ V/ W ，非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。

数据分析：系统灵敏度S ＝ V/W=0.834

非线性误差δ = m/yFS× 100％=4.12％

（四）应变片单臂、半桥、全桥性能比较

一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。

二、基本原理：如图 4 （ a）、（b ）、（ c）

（ a ）单臂（b）半桥（c）全桥

图 4应变电桥

三、需用器件与单元：主机箱中的±2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上

进行分析比较。经实验验证阐述理由（注意：实验一、二、三中的放大器增益必须相同）。实验完毕，关闭电源。

实验分析：全桥是半桥的两倍，半桥是单臂的两倍，也就是说，灵敏度：全 =2* 半=4* 单

实验二电感式传感器实验

（一）差动变压器的性能实验

一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。

二、基本原理：差动变压器的工作原理电磁互感原理。

三、需用器件与单元：主机箱中的± 15V 直流稳压电源、音频振荡器；差动变压器、差

动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。

四、实验步骤：

1 、差动变压器、测微头及实验模板按图11 — 6 示意安装、接线。实验模板中的L1 为差动变压器的初级线圈，L

2 、L

3 为次级线圈，＊号为同名端； L 1的激励电压必须从主机箱

中音频振荡器的Lv 端子引入。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器的频

率为 4kHz ～5kHz 、幅度为峰峰值Vp-p ＝ 2V 作为差动变压器初级线圈的激励电压(示波器设置提示：触发源选择内触发CH1 、水平扫描速度TIME/DIV在0.1mS～10μS范围内选择、触发方式选择AUTO。垂直显示方式为双踪显示DUAL 、垂直输入耦合方式选择交

流耦合 AC 、CH1 灵敏度 VOLTS/DIV在0.5V～1V范围内选择、CH2灵敏度VOLTS/DIV

在 0.1V ～ 50mV 范围内选择 )。

图 11 — 6 差动变压器性能实验安装、接线示意图

2、差动变压器的性能实验：使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程

中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用如下方法实验。

调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0 刻度线对准轴套的10mm刻

度线。松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形

Vp-p( 峰峰值 )为较小值 (越小越好，变压器铁芯大约处在中间位置)时，拧紧紧固螺钉，再顺

时针方向转动测微头的微分筒12 圈，记录此时的测微头读数和示波器CH2 通道显示的波

形 Vp-p( 峰峰值 )值为实验起点值。以后，反方向(逆时针方向 ) 调节测微头的微分筒，每隔

△X=0.2mm(可取60～70点值)从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入表11(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的机械回差)。

3 、根据表11 数据画出X － Vp-p曲线并找出差动变压器的零点残余电压。实验完毕，

关闭电源。

表 11差动变压器性能实验数据(表格不够自己加）

△

X(mm) Vp-p(mV )

△X(mm) Vp-p(mV )

△X(mm) Vp-p(mV )

△

X(mm) Vp-p(mV )

△

X(mm) Vp-p(mV )

△

X(mm) Vp-p(mV )

△X(mm) Vp-p(mV )

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 156 152 150 148 146 144 140 138 136 132

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 130 126 122 118 114 110 102

980 940 900

0 0 0 0 0 0 0

4.0 4.2 4.4 4.6 4.8

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 820 780 700 660 500 520 460 400 320 240

6.0 6.2 6.4 6.6 6.8

7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 180 120 140 220 280 360 420 500 540 620

8.0 8.2 8.4 8.6 8.8

9.0 9.2 9.4 9.6 9.8 680 740 800 840 900 960

102 108 112 116

0 0 0 0 10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11.6 11.8 118 122 126 130 134 136 140 140 142 144

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12.0 12.2 12.4 12.6 12.8 13.0 13.2 13.4

146 146 150 154 154 154 154 156

0 0 0 0 0 0 0 0

由图可知：残余电压为120mV

五、思考题：

1、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？

答：

不同点：

这两者差距极大，不可以互相替代。差动变压器一般用于作为检测元件，而一般变压器一般作为电源变换部件或者信号转换部件。

以 E 型为例。一般变压器的 2 个 E 型铁芯（磁芯）是固定在一起的紧耦合，不希望工

作中有任何移动，否则会产生噪声，大功率时甚至可能损坏。

而差动变压器的2 个 E 型铁芯（磁芯）则相反。差动变压器一般分为变面积式和变气隙式。变面积式差动变压器的 2 个 E 型铁芯（磁芯）不是固定在一起

的，随工作需要移动或者旋转。差动变压器有 2 个线圈，一个是激励线圈，另一

个是检测线圈，一般在激励线圈诸如一个固定频率固定幅度的信号，通过在检测

线圈中的信号获取差动变压器的变化数据，进而可以计算出距离/ 角度或者速度。

变气隙式差动变压器的 2 个 E 型铁芯（磁芯）固定在一起，但是 2 个 E 型

铁芯（磁芯）之间间距较大，中间可以通过放置导体体改变气隙大小。差动变压

器有 2 个线圈，一个是激励线圈，另一个是检测线圈，一般在激励线圈诸如一个

固定频率固定幅度的信号，通过在检测线圈中的信号获取差动变压器中导体的位

置变化数据，进而可以计算出距离或者速度。

相同点：

都是由铁芯和线圈组成，都是转换电压的元件。

2、用直流电压激励会损坏传感器。为什么？

答：因为变压器初级直接接到了直流电压上，由于初级线圈直流电阻很低，这样形成很大的直流电流。产生的热量如果足够大，可能将初级线圈烧毁，一般线圈都是不能直接接到直流电压上的。

3、如何理解差动变压器的零点残余电压？用什么方法可以减小零点残余电压？

答：

1、由于两次级线圈结构上的不对称，因而两次级电压的幅值平衡点与相位平衡点两者

不重合引起的。

2、由于铁芯材料 B - H 曲线的弯曲部分所引起的输出电压有高次谐波造成的。

3、由于激磁电压波形中的高次谐波引起的。

方法：将差动变压器输出经相敏检波器，检波后即可见效零点残余电压。

（二）差动变压器测位移实验

一、实验目的：了解差动变压器测位移时的应用方法

二、基本原理：差动变压器的工作原理同上

图 14 —1 差动变压器测位移原理框图

三、需用器件与单元：主机箱中的±2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直

流稳压电源、音频振荡器、电压表；差动变压器、差动变压器实验模板、移相器/ 相敏检波

器/ 低通滤波器实验模板；测微头、双踪示波器。

四、实验步骤：

1、相敏检波器电路调试：将主机箱的音频振荡器的幅度调到最小（幅度旋钮逆时针轻

轻转到底），将± 2V ～± 10V 可调电源调节到± 2V 档，再按图 14 —2 示意接线，检查接线

无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz ，峰峰值Vp-p=5V（用示波器

测量。提示：正确选择双踪示波器的“触发”方式及其它设置，触发源选择内触发CH1 、水平扫描速度TIME/DIV在0.1mS～10μS范围内选择、触发方式选择AUTO；垂直显示方式为双踪显示DUAL 、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC 、灵敏度VOLTS/DIV在

1V ～ 5V 范围内选择。当CH1 、 CH2输入对地短接时移动光迹线居中后再去测量波形。）。

调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形。到此，相敏检波

器电路已调试完毕，以后不要触碰这个电位器钮。关闭电源。

图 14 — 2 相敏检波器电路调试接线示意图

1、调节测微头的微分筒，使微分筒的0 刻度值与轴套上的10mm刻度值对准。按图14 — 3 示意图安装、接线。将音频振荡器幅度调节到最小（幅度旋钮逆时针轻转到底）；电压表的量程切换开关切到20V 档。检查接线无误后合上主机箱电源开关。

图 14 — 3 差动变压器测位移组成、接线示意图

3 、调节音频振荡器频率f=5KHz 、幅值 Vp-p=2V（用示波器监测）。

4、松开测微头安装孔上的紧固螺钉。顺着差动变压器衔铁的位移方向移动测微头的安

装套（左、右方向都可以），使差动变压器衔铁明显偏离L1 初级线圈的中点位置，再调节

移相器的移相电位器使相敏检波器输出为全波整流波形（示波器 CH2 的灵敏度 VOLTS/DIV 在 1V ～50mV 范围内选择监测）。再慢悠悠仔细移动测微头的安装套，使相

敏检波器输出波形幅值尽量为最小（尽量使衔铁处在L1 初级线圈的中点位置）并拧紧测微

头安装孔的紧固螺钉。

5 、调节差动变压器实验模板中的R W1、R W2（二者配合交替调节）使相敏检波器输出

波形趋于水平线（可相应调节示波器量程档观察）并且电压表显示趋于0V 。

6 、调节测微头的微分筒，每隔△X=0.2mm从电压表上读取低通滤波器输出的电压值，

填入下表 14 。

表 14 差动变压器测位移实验数据（表格不够自己加）

X(mm) -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 V(mV) 310 280 250 220 190 160 130 90 60 30

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0 20 50 80 110 140 170 200 230 260 290

7 、根据表 14 数据作出实验曲线并截取线性比较好的线段计算灵敏度S= △V ／△X 与线性度及测量范围。实验完毕关闭电源开关。

数据分析：系统灵敏度S ＝ V/X=149.6

线性度δ= m/yFS×100％=1.26％

五、思考题：

差动变压器输出经相敏检波器检波后是否消除了零点残余电压和死区？从实验曲线上

能理解相敏检波器的鉴相特性吗?

答：消除了，可以得出检相特性。

（三）电涡流传感器位移实验

一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

二、基本原理：电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。

三、需用器件与单元：主机箱中的±15V直流稳压电源、电压表；、电涡流传感器实验

模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片 )、示波器。

四、实验步骤：

1 、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。调节测微头的微分筒，使微分筒的0 刻度值

与轴套上的5mm刻度值对准。按图22—4安装测微头、被测体铁圆片、电涡流传感器（注

意安装顺序：首先将测微头的安装套插入安装架的安装孔内，再将被测体铁圆片套在测微头

的测杆上；然后在支架上安装好电涡流传感器；最后平移测微头安装套使被测体与传感器端

面相帖并拧紧测微头安装孔的紧固螺钉），再按图22 — 4 示意接线。

图 22 — 4 电涡流传感器安装、按线示意图

2 、将电压表量程切换开关切换到20V 档，检查接线无误后开启主机箱电源，记下电

压表读数，然后逆时针调节测微头微分筒，每隔0.1mm 读一个数，直到输出V o变化很小

为止并将数据列入表22 （在输入端即传感器二端可接示波器观测振荡波形）。

表 22 电涡流传感器位移 X 与输出电压数据（表格不够自己加）

X（ mm ）5.870 5.970 6.070 6.170 6.2706.370 6.470 6.5706.6706.770

V o(V) 0.000 0.057 0.166 0.278 0.396 0.517 0.639 0.761 0.886 1.015

X（ mm ）6.870 6.970 7.070 7.170 7.270 7.370 7.470 7.570 7.670 7.770 Vo(V) 1.147 1.282 1.415 1.547 1.687 1.828 1.971 2.120 2.260 2.410

X（ mm ）7.870 7.970 8.070 8.170 8.270 8.370 8.470 8.570 8.670 8.770 Vo(V) 2.560 2.710 2.860 3.010 3.160 3.310 3.450 3.600 3.740 3.890

X（ mm ）8.870 8.970 9.070 9.170 9.270 9.370 9.470 9.570 9.670 9.770 Vo(V) 4.030 4.180 4,320 4.460 4.600 4.740 4.870 5.010 5.140 5.270

X（ mm ）9.870 9.970 10.070 10.170 10.270 10.370 10.470 10.570 10.670 10.770 Vo(V) 5.400 5.530 5.650 5.770 5.890 6.010 6.130 6.240 6.350 6.450

X（mm）

10.870 10.970 11.070 11.170 11.270 11.370 11.470 11.570 11.670 11.770 Vo(V) 6.580 6.690 6.800 6.890 6.990 7.090 7.180 7.270 7.340 7.430 X（mm）

11.870 11.970 12.070 12.170 12.270 12.370 12.470 12.570 12.670 12.770 Vo(V) 7.510 7.590 7.660 7.730 7.800 7.870 7.940 8.000 8.060 8.130 X（mm）

12.870 12.970 13.070 13.170 13.270 13.370 13.470 13.570 13.670 13.770 Vo(V) 8.190 8.250 8.310 8.360 8.410 8.470 8.530 8.580 8.630 8.680 X（mm）

14.770 15.770 16.770 17.770 18.770

Vo(V) 9.090 9.410 9.630 9.790 9.900

3 、根据表22 数据，画出V － X 实验曲线，根据曲线找出线性区域比较好的范围计算

灵敏度和线性度（可用最小二乘法或其它拟合直线）。实验完毕，关闭电源。

由图可知当X 在[8 ，10] 区间的线性度较好，所以在[8 ，10] 区间用最小二乘法线性拟合。

数据分析：系统灵敏度S＝V/ X=1.401

电气检测技术试验报告

本科生实验报告 实验课程电气测试技术学院名称核技术与自动化工程学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名刘恒学生学号50504 指导教师王洪辉实验地点逸夫楼6C801 实验成绩 二O—四年十二月 填写说明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求： ①用 A4 纸双面打印（封面双面打印）或在 A4 大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ②打印排版：正文用宋体小四号，倍行距，页边距采取默认形式（上下，左右，页 眉1.5cm,页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%间距：标准）；页码用小五号字底 端居中。 ③具体要求： 题目（二号黑体居中）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小 4 号宋体）；关 键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼 3-5 个关键词，用分号隔开，小 4 号黑体）； 正文部分采用三级标题； 第1章XX （小二号黑体居中，段前行） XXXXX小三号黑体XXXXX（段前、段后行） 1.1.1 小四号黑体（段前、段后行） 参考文献（黑体小二号居中，段前行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则

（ GB/T 7714－2005）》。

实验一 金属箔式应变片性能 一单臂电桥 （910 型 998B 型） 1.1实验目的 （1） 了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 （2） 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式； （3） 测试应变梁变形的应变输出； （4） 熟悉传感器常用参数的计算方法。 实验原理 本实验说明箔式应变片及单臂单桥的工作原理和工作情况。应变片是最常用的测力 传感元 件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形 变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成 电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种， 当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积 R1、R2 R3 R4中，电阻的相对变化率分别为 2迟；用四个应变片组成二个差对工作，且 R R1=R2=R3=R4=R, R 仆 R 。 由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。 所需单元及部件：直流稳压电源、差动放大器、双平衡梁、测微头、一片应变片、 F/V 表、主、副电源。 旋转初始位置：直流稳压电源打到 2V 档，F/V 表打到2V 档，差动放大增益最大。 实验步骤 了解所需单元、部件在试验仪上的所在位置，观察梁上的应变片， 应变片为棕色衬 底箔式结 构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片， 测 微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大 器的输 出端与F/V 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到 最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使 F/V 表显示为零，关闭主、副电源。 相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻 R1/R1、差动状态工作，则有

传感器测试实验报告

实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv)

作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。

传感器实验报告

传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔 记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。

5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等

六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S= 非线性误差δf=353=% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理

《传感器与检测技术》全套教案

!知识目标：掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性及使用方法，掌握应用接近开 T丨关进行工业 技术检测的方法 教学■ 口h I能力目标：对不同接近开关进行敏感性检测，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。 目标！ i素质目标： ■ ■ ■ W ■?Fr??T??* 教学 重点 .■该学…t 难点i接近开关的基本工作原理 I ---一一 ^—--十一- ——一一-一-一一--- —一-- . - — - - _-一- --- 教学］理实一体千 輕丨实物讲解手段!小组讨论、协作 接近开关的应用 教学! 学时丨10 教学内容与教学过程设计 1理论学习〗 项目一开关量检测 任务一认识接近开关 一、霍尔效应型接近开关 1.霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。把N型半导体薄片放在磁场中，通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应 么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流方向相反的方向运动。 如图1-2所示，i || （从a点至b点），那\ I讲解霍尔效应基i本原 理，及霍尔电 I动势。 2.霍尔元件 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图1-3 所示。 图1-3 霍尔元件

—H ■ ——= H H H —H ■ ■ H H H H — H I 3.霍尔原件的性能参数 1）额定激励电流 2）灵敏度KH 3）输入电阻和输出电阻 4）不等位电动势和不等位电阻 5）寄生直流电动势 6）霍尔电动势温度系数 4.霍尔开关 霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 图1-6霍尔开关 5.霍尔传感器的应用 1）霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点，有功功率及电能 参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2）霍尔式转速传感器 图1-8所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3）霍尔计数装置 图1-9所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器 时，传感器可输出峰值20 mV的脉冲电压，该电压经运算放大器（卩A741）放大后，驱动半导 蒞H尤 ｛牛 吐n惑坳强屢曲同的传黑 器 霜晦疋件 \ -Av 骷］罰腋的怖楞传想 器 雷耳朮件 At 畑铀构柑同的拉牌传感盟 1 了解霍尔传感器 I i的应用。 它不仅用于磁感应强度、 U) 2

检测技术实验报告

《检测技术实验》 实验报告 实验名称：第一次实验（一、三、五） 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：XXXXXX学号： XXXXXXXX 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：年月日评定成绩：审阅教师：

实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万 用表、导线等。 三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应 变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。 图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理

通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 E为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 四、实验内容与步骤 1、图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R 2、R 3、 R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入 端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V。Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。 3、将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单 臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。 4、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电 压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。 五、实验数据处理： 利用matlab拟合出的曲线如下：

传感器实验报告1

机 械 工 程 测 试 实 验 报 告 学 院： 机电工程学院 系 专业班级： 机制122 学生姓名： 黄余林 龙杰 李刚 孙龙宇 朱国帅 实验日期： 备，

目录 实验一箔式应变片性能—单臂电桥??????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1 .1 实验目的????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 2 实验原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 3 实验原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 4 实验步骤????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 5 注意事项????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1. 6试验数据?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83

实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。

化工产品分析检测技术实验报告_图文.

前言 仪器分析是一种科学实验的手段,利用它可以获取所需要的信息,仪器分析实验的目的是通过实验教学,包括严格的基本操作训练,实验方案设计,实验数据处理,谱图解析,实验结果的表述及问题分析,掌握仪器的原理、结构、各主要部件的功能及操作技能,了解各种仪器分析技术在科学研究领域的应用,培养理论联系实际、利用掌握的知识解决问题的能力,培养良好的科学作风和独立从事科学实践能力。 在这门课程的学习中,我们了解了原子吸收光谱法、紫外可见分光光度法、红外光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、离子色谱法等仪器分析的方法。其中,我们重点学习了离子色谱法和原子吸收光谱法,并进行了实验操作,下面介绍一下原子吸收光谱法和离子色谱法测浓度。 二、原子吸收光谱法 1.原子吸收光谱法概述: 光谱仪器的产生原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的。这一年澳大利亚的瓦尔什(A.Walsh发表了他的著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”奠定了原子吸收光谱法的基础。50年代末和60年代初, Hilger, Varian Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器,发展了瓦尔西的设计思想。到了60年代中期,原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。电热原子吸收光谱仪器的产生1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-10g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。原子吸收分析仪器的发展随着原子吸收技术的发展,推动了原子吸收仪器的不断更新和发展,而其它科学技术进步,为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础。近年来,使用连续光源和中阶梯光栅,结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,设计出了微机控制的原子吸收分光光度计,为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构,提高了仪器的自动化程度,改善了测定准确度,使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化。

传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告 院系： 班级： 、 小组： 组员： 日期：2013年4月20日

实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式：U H=K H IB，当被测圆盘上装有N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，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。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器，当转盘上的磁钢转到传感器正下方时，传感器输出低电平，反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V，转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，调节探头对准转盘内的磁钢。 图 9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端，红（+）、黑（ ），不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F，用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化，观察数显表转速显示的变化，并记录此刻的转速值。

五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示： 电压（V) 4 5 8 10 15 20 转速（转/分）0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得：电压的值越大，电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有所限制？ 答：有，测量速度不能过慢，因为磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否只用一只磁钢？ 答：如果霍尔是单极的，可以只用一只磁钢，但可靠性和精度会差一些；如果霍尔是双极的，那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它，那么至少要两只磁钢。

现代检测技术实验报告

实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。 二、实验内容 将应变式传感器的其中一个应变片接入电桥作为一个桥臂，构成直流电桥，利用应变式传感器实现重量的测量。 三、实验所用仪表及设备 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±4V电源、数字万用表。 四、实验步骤 1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R 2、R 3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。 图1-1 应变片传感器安装示意图 2、实验模板差动放大器调零，方法为： （1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。 3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。 4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。

传感器综合的实验报告

传感器综合实验报告( 2012-2013年度第二学期) 名称：传感器综合实验报告 题目: 利用传感器测量重物质量院系：自动化系 班级：测控1201 班 小组成员：加桑扎西，黄承德 学生：加桑扎西 指导教师：仝卫国 实验周数：1周 成绩：

日期：2015 年7 月12日

传感器综合实验报告 一、实验目的 1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。 3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。 二、实验设备、器材 1、金属箔式应变片传感器用到的设备： 直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。 2、电容式传感器用到的设备： 电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。 3、电涡流式传感器用到的设备： 电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电压表、示波器。 三、传感器工作原理 1、电容式传感器的工作原理： 电容器的电容量C是的函数，当被测量变化使S、d或 任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的，若保持两个参数不变，仅改变另一参数，

就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路再转换为电量输出。 差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的相对面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为C X1，下层定片与动片形成的电容定为C X2，当将C X1和C X2接入双T型桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。依据该原理，在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系，称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。 2、电涡流式传感器的工作原理： 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，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、导磁率、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。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。3、金属箔式应变片传感器工作原理： 应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△

传感器实验报告详解

五邑大学 《传感器与电测技术》 实验报告 实验时间：2016年11月16日-17日实验班级：班 实验报告总份数： 4 份 实验教师：

信息工程学院(系) 611 实验室 __交通工程_____专业 班 学号 姓名_______协作者______________ 成绩：

实验一熟悉IAR 集成开发环境下C程序的编写 一．实验目的 1、了解IAR 集成开发环境的安装。 2、掌握在IAR 环境下程序的编辑、编译以及调试的方法。 二．实验设备 1、装有IAR 开发环境的PC 机一台 2、物联网开发设计平台所配备的基础实验套件一套 3、下载器一个 三．实验要求 1、熟悉IAR 开发环境 2、在IAR 开发环境下编写、编译、调试一个例程 3、实验现象节点扩展板上的发光二极管 D9 被点亮 三、问题与讨论 根据提供的电路原理图等资料，修改程序，点亮另一个LED 灯D8。（分析原理，并注释。） 先定义IO口，再初始化，最后点亮

一、实验目的与要求 1、理解光照度传感器的工作原理 2、掌握驱动光照度传感器的方法 二、实验设备 1、装有IAR 开发工具的PC 机一台 2、下载器一个 3、物联网开发设计平台一套 三、实验要求 1、编程要求：编写光照度传感器的驱动程序 2、实现功能：检测室内的光照度 3、实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，用手遮住传感器，观察数据变化。 四、实验讨论 讨论：光敏电阻的工作原理？光敏电阻是否为线性测量元件，为什么？常用于什么测量场合？ 1.它的工作原理是基于光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其 封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小 2.不是线性测量元件，可以说光敏电阻在照度固定时是线性的。光敏电阻的阻 值随光照的增强而减少,但这个关系不是线性的。 3.常用作开关式光电转换器

传感器与检测技术课程教学大纲

《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象 本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。 开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。 二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。 三、教学方法与考核方式 1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。 2.考核方式：闭卷考试。 四、学时分配 总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时 五、课程教学内容与学时 （一）传感器与检测技术概念 传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。 重点：传感器与检测技术的目的和意义。 教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。 （二）传感器的特性 1.传感器的静态特性 2.传感器的动态特性及其响； 重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。 难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。 广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。 深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。 教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。 （三）电阻式传感器 1.电位器式传感器的主要特性及其应用 2.应变片的工作原理 3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用 重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。 难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。

一般检查实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 一般检查实验报告 篇一：检测技术实验报告 《检测技术实验》 实验名称：院（系）：姓名：实验室：同组人员：评定成绩： 实验报告 第一次实验（一、三、五）自动化专业：自动化xxxxxx 学号：xxxxxxxx实验组别：实验时间：年月日审阅教师：实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万 用表、导线等。 三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应 变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，

式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。 图2-1应变式传感器安装示意图 图2-2应变传感器实验模板、接线示意图 图2-3单臂电桥工作原理 通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压e为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 四、实验内容与步骤 1、图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R 2、R 3、 R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入 端ui短接，输出端uo2接数显电压表（选择2V档），

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号：913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83

实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图1—4所示。 图1—4 传感器托盘安装示意图

传感器检测技术实验报告

《传感器与检测技术》 实验报告 姓名：学号： 院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员： 评定成绩：审阅教师：

传感器第一次实验 实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=?为电阻丝长度相对变化。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。 4. 应变片单臂电桥实验。

由matlab 拟合结果得到，其相关系数为0.9998，拟合度很好，说明输出电压与应变计上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。 系统灵敏度S = ΔU ΔW =0.0535V/Kg (即直线斜率)，非线性误差= Δm yFS = 0.08 10.7 ×100%= 0.75% 五、思考题 单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。 答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 了解全桥测量电路的优点 二、基本原理 全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ?=?=?=?时，其桥路输出电压 3o U EK ε=。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1.根据接线示意图安装接线。 050 100150200 x y

无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告 Contiki mac协议与xmac协议的比较 1.简介 无线传感器网络（wireless sensor networks, WSN）节点由电池供电，其能力非常有限，同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。 WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其中通信能耗所占的比重最大，因此，减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时，研究表明节点通信时Radio 模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，所以要想节能就需要最大限度地减少Radio 模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。 传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，Radio 模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN，各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以 分成许多类型，其中根据信道访问策略的不同可以分为： X-MAC协议 X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割成许多频闪前导（strobed preamble），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。 X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，向发送节点发送早期确认，发送节点收到早

期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。 X-MAC还设计了一种自适应算法，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳延时。 优点： X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。 缺点： 节点每次醒来探测信道的时间有所增加，这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。而且分组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定 X-MAC原理图如图3所示： ContikiMAC协议 一．ContikiMAC协议中使用的主要机制： 1.时间划分

传感器与智能检测技术课后习题答案.doc

西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题

1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化

测试技术与传感器实验报告..

测试技术与传感器 实验报告 班级： 学号： 姓名： 任课老师： 年月日

实验一：静压力传感器标定系统 一、实验原理： 压力传感器输入—输出之间的工作特性，总是存在着非线性、滞后和不重复性，对于线性传感器（如压力传感器）而言，就希望找出一条直线使它落在传感器每次测量时实际呈现的标准曲线内，并相对各条曲线上的最大偏离值与该直线的偏差为最小，来作为标定工作直线。标定工作线可以用直线方程=+表示。 y k x b 对压力传感器进行静态标定，就是通过实验建立压力传感器输入量与输出量 =+使它落之间的关系，得到实际工作曲线，然后，找出一条直线y kx b 在实际工作曲线内，由于方程中的x和y是传感器经测量得到的实验数据，因此一般采用平均斜率法或最小二乘法求取拟合直线。本实验通过最小二乘法求取拟合直线，并通过标定曲线得到其精度。即常用静态特性：工作特性直线、满量程输出、非线性度、迟滞误差和重复性。 二、准备实验： 1)调节活塞式压力计底座四个调节旋钮，使整个活塞式压力计呈水平状态如图6所示； 2)松开活塞筒缩紧手柄，将活塞系统从前方绕水平轴转动，使飞轮在水平转轴上方且活塞在垂直位置锁紧，调整活塞系统底座下部滚花螺母，使活塞筒上的水平仪气泡居于中间位置，如图6，并紧固调水平处的滚花螺母； 图6 调节好，已水平 3)被标定三个压力传感器接在截止阀上（参见下图7），打开截止阀、进气调速阀、进油阀，关闭进气阀和排气阀，将微调器的调节阀门旋出15mm左右位置； 4)打开空气压缩机，待空气压缩机压力达到0.4MPa时，关闭压气机。因为对于最大量程为0.25MPa的活塞式压力计，压力必须小于等于0.4MPa。 5)打开采集控制柜开关，检查串口连接情况。双击桌面的“压力传感器静态标定”软件，进入测试系统，如图7所示。

传感器技术实验报告

传感器技术 传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或装置，它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号，传感器给出的信号是电信号，而它感受的信号不必是电信号，因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。 前传感器技术发展极为迅速，已经逐渐形成为一门新的学科，其应用领域十分广泛，如现代飞行技术、计算机技术、工业自动化技术以及基础研究等，传感技术已成为现代信息技术的三大基础之一。 ?传感器构成 ●敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分 ●转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信 号。 ?传感器种类 ●物理型：利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基 础。光敏电阻 ●化学型：利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号 ●生物型：利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。 ?传感器的一般特性 指输出信号与输入物理量之间的关系

理想情况：Y = ax，a为灵敏度系数 实验目的 ●了解电阻应变式传感器的基本原理，结构，基本特性和使用方法。 ●研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性。 ●掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。 实验原理 ●（金属材料电阻应变式）敏感元件的结构 上图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。 ●（电阻应变式传感器）原理 敏感元件（弹性元件）+变换测量电路 如下图：

转换电路 P 金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面， 悬臂梁远端加砝码使它弯曲，上表面受到拉伸，下表面受到压缩。所以上表面电阻阻值变大，下表面电阻阻值变小。分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂、半桥或全桥），以电压表为平衡检测器。未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。做M-U图，是线性关系。对应三种情况，分别求出电桥灵敏度（单位质量变化引起电压的变化ΔU/ΔM）。