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传感器与自动检测技术实验指导书

张毅李学勤编著

重庆邮电学院自动化学院

2004年9月

C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1)

实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3)

实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6)

实验三差动式电容传感器实验 (9)

实验四热敏电阻测温实验 (12)

实验五差动变压器性能测试 (14)

实验六霍尔传感器的特性研究 (17)

实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍

本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。

为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。

在仪器使用过程中有以下注意事项：

1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。

2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。

3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并

禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。

4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振

频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。

5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。

6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤

去。

7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和

不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。

8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个

电压输出插口输出。

9、本仪器应与电网地线可靠连接，不能只用两根线供电，否则将会有严重的干

扰，对人身也不安全。

实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥）

一、实验目的

1、从理论上了解金属箔式应变片的平衡电桥直流单臂桥的工作原理和工作情

况。

2、了解金属箔式应变片的实际应用—测力。

二、实验器材

CSY2000型传感器系统实验仪，本实验使用部件及单元有：

直流稳压电源、电桥、差动放大器、称重传感器、电压表、砝码

三、实验原理

1、金属箔式应变片可以把应变的变化转化为电阻的变化，如果应变是由外力引

起的，则电阻变化反映了外力的变化。

2、为了显示和记录应变的大小，就必须将电阻的变化通过测量电桥电路转化为

电压或电流的变化。

3、测量电桥主要有平衡电桥和不平衡电桥两种，前者常用直流供电，并且在测

试前和测试时需要两次平衡，一般用于静态应变测量；后者是利用电桥输出

电流或电压与电桥各参数间的关系进行工作的，可满足动态应变的测量需要。

四、实验步骤

1、观察整个传感实验仪的结构。

2、在确保线路正确接好之后才能开启电源。

3、旋钮初始位置为直流稳压电源±2V档，电压表2V档。

4、将差动放大器调零。

差动放大器调零方法：用实验线将差动放大器的正负输入端和地端连接起来，将增益顺时针调到最大位置，然后将差动放大器输出端接到电压表的输入插口，打开电源，调整差动放大器的调零旋钮使电压表的示数为零。

5、差动放大器调零后，关闭电源，拆除接线，差动放大器增益置中。

6、根据图1所示的电路结构，利用电桥单元上的接线插孔和调零网络连接好测

量线路（差动放大器接成同相或反相均可）。

图1 系统接线图

7、装上传感器称重托盘。

8、将直流稳压电源转换到±4V 档，预热数分钟，调整电桥平衡电位器使电压表

示数为零。

9、为保证实验中输出指示不溢出，可先将10只20克的砝码全部放到托盘上，

如果指示溢出，适当减小差动放大器增益直至不溢出。 10、

在传感器托盘上放上一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一个

砝码记下一个数值，根据所得数据计算系统灵敏度S ，并作出V-W 关系曲线。

S ΔΔ=

，ΔV 为电压变化率，ΔW 为相应的重量变化率。

五、实验数据及处理

W（g）

V（v）

六、注意事项

1、电桥上端虚线表示的四个电阻实际并不存在，仅作为一个标记供学生参考。

2、为确保实验中输出指示不溢出，可先将砝码加到最大重量，如果溢出则适当

减小差动放大器的增益。

3、在做此实验时，低频振荡器的幅度关到最小，以减小它对直流电桥的影响。。

七、问题与思考

1、本实验电路对直流稳压电源有什么要求？对差动放大器有什么要求？

2、根据图2的差动放大原理图，分析其工作原理，说明它既能做差动放大，又

能做同相或反相放大器的原理。

实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥）

一、实验目的

1、交流供电的不平衡电桥的工作原理和工作情况。

2、了解交流供电的四臂电桥的原理和工作情况。

3、了解交流供电的金属箔式应变片的实际应用—测力。

二、实验器材

CSY2000型传感器系统实验仪，本实验使用部件及单元有：

音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、低通滤波器、电压表、砝码

三、实验原理

4、金属箔式应变片可以把应变的变化转化为电阻的变化，如果应变是由外力引

起的，则电阻变化反映了外力的变化。

5、为了显示和记录应变的大小，就必须将电阻的变化通过测量电桥电路转化为

电压或电流的变化。

6、测量电桥主要有平衡电桥和不平衡电桥两种，前者常用直流供电，并且在测

试前和测试时需要两次平衡，一般用于静态应变测量；后者是利用电桥输出

电流或电压与电桥各参数间的关系进行工作的，可满足动态应变的测量需要。

7、为了补偿电桥电路的非线性误差，可以采用差动电桥的方法，差动电桥分为

半桥差动和全桥差动，在全桥差动的情况下，电桥的电压灵敏度比单臂电桥

的灵敏度提高了四倍，并且还能起到温度补偿的作用，因此全桥差动电路得

到了广泛的应用。

8、本实验中就是采用交流差动全桥，其原理图如图1所示。 9、全桥差动电路的输

出电压为：

210R R U U U U Δ=?=

四、实验步骤

1、将差动放大器调零，方法见实验一。

2、按照图2接线。

图2 系统接线图

图中，R1~R4为应变片，W1、W2、C 、r 为调平衡网络，电桥激励必须从LV 插口输出。 3、调好移相器。

方法是将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从0°或180°输出均可），然后将示波器的两根输入线分别接到移相器的输入端和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。旋转移相器上的旋钮，观察两个波形间的相位的变化，使信号与输入相同。

4、在传感器上加上砝码进行标定，并记录标定数据。

5、在传感器上加上一个重量未知的重物，记下电压表的读数。

6、根据记录的数据，得出重物的重量。

五、实验数据及处理

1、梁标定数据

W（g）

V（v）

2、传感器标定数据

W（g）

V（v）

3、重物在梁端时的电压表读数为（），重物在传感器上的电压表

读数为（）。

4、根据数据，得出重物的重量为（）

六、注意事项

4、砝码应该放在梁端的磁铁上。

5、在悬臂梁系统的自由端部不能与外界碰擦。

七、问题与思考

如果将该交流全桥作为电子秤的方案投入实际的应用，你认为还有哪些部分需要改进。

实验三差动式电容传感器实验

一、实验目的

4、了解差动式电容传感器的原理

5、了解差动式电容传感器的特性

6、通过实验计算出系统的灵敏度

二、实验器材

1、CSY2000型传感器系统实验仪，本实验使用部件及单元有：电容传感器、差动放大器、低通滤波器、V/F 表、激振器

2、示波器

三、实验原理

电容传感器是以电容为传感元件，将被测物理量变化转变为电容量变化进行测量的，平板电容器的电容为：

C r 0A

εεε=

式中，A 为极板面积，ε为极板间介电系数，r ε为相对介电系数，0ε为真空介电系数（常数），为极板间距离，由上式可知，d r ε、A 、d 发生变化就会

引起电容变化。变面积式电容传感器就是利用极板面积A 的变化进行位移变化测量的。图1为直线位移电容传感器原理。

当动极板移动x Δ后，面积A 就改变，电容也发生改变，值为：

x d

C d

x a b C X Δ?

=Δ?=

εε0)

(

从而电容的变化值为：a

x C C C C X Δ?=?=Δ00 灵敏度为：d

x C S n ε=

ΔΔ?

= 由此可见，变面积电容式传感器的输出特性是线性的，其灵敏度为常数，增大极板边长，减小极板间隙可以提高灵敏度，为了避免边沿电场影响其线性特性，极板另一边长度不宜过小。

四、实验步骤

1、差动放大器调零。

2、实验接线图如图2所示。

图2 实验接线图

3、差动放大器增益旋钮置于中间，V/F 表打到2V ，调节测微头，使输出为零。

4、旋动测微头，每次0.5mm ，记下此时测微头的读数以及电压表的读数，直到

电容动片与上（或下）静片覆盖面积最大为止。

5、退回测微头至初始位置，并开始以反方向旋动，重复上述步骤4，并记下测

微头的读数以及电压表的读数X （mm ）和V （mV ）。 6、根据实验数据计算系统的灵敏度x

S n ΔΔ?

=，并作出V-X 曲线。

7、卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形。

五、数据记录和处理

1、第一组V-X数据

X（mm）

V（mV）

2、第二组V-X数据

X（mm）

V（mV）

3、作出V-X曲线

4、计算灵敏度（自行设计表格并计算）

实验四热敏电阻测温实验

一、实验目的

1、了解NTC热敏电阻的热敏现象，即观察其电阻值随温度的变化情况。

2、了解热敏电阻的类别、特性和主要参数。

二、实验器材

CSY2000型传感器系统实验仪，本实验使用部件及单元有：

加热器、热敏电阻、直流稳压电源、电压表

三、实验原理

1、热敏电阻分类及主要用途

热敏电阻的温度系数有正有负，因此分为PTC热敏电阻（正温度系数）和NTC 热敏电阻（负温度系数）。

PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，常用于恒温加热控制或温度开关，也可用于彩电中自动消磁元件，功率型PTC也可作为发热元件使用，缓变型PTC则用于温度补偿或温度测量。

NTC热敏电阻的测量范围通常较宽，在-50℃-+300℃，主要用于温度测量，在点温、表面温度、温差、温场等测量中得到日益广泛的应用，同时也广泛用于自动控制和电子线路的热补偿线路中，具有体积小，重量轻，热惯性小，工作寿命长，价格便宜等优点，并且本身电阻值大，可忽略引线长度带来的误差，适用于远距离传输。其缺点主要是非线性大，稳定性差，有老化现象，误差较大，一致性差等，一般只用于低精度的温度测量。

2、热敏电阻的特性和参数

热敏电阻的主要特性包括：电阻-温度特性、伏-安特性和安-时特性，主要参数包括标称电阻值、电阻温度系数（热敏电阻的温度变化1℃时电阻值的变化率）、耗散系

数、热容量、能量灵敏度和时间常数。

四、实验步骤

1、实验接线图如图1所示。

2、将电压表置于2V 档。

3、按照图1接线，调整W1，使电压表指示

为100mV 左右。

4、将-15V 电源接入加热器，观察电压表的

读数变化，电压表的输入电压为：

s L H T L

i V W W R V ×++=

)

(111W

五、实验数据记录及处理

根据实验情况，当温度（）时，R T 阻值（），V i 则（）。

实验五差动变压器性能测试

一、实验目的

1、了解差动变压器的原理。

2、了解差动变压器的工作情况。

3、了解差动变压器的零点残余电压的现象。

4、作出V-X曲线，了解输出电压的相位变化，求出差动变压器的灵敏度。

二、实验器材

1、CSY2000型传感器系统实验仪，本实验使用部件及单元有：音频振荡器、测

微头

2、示波器

3、有关旋钮的初始位置：

音频振荡器：4KHz

双踪示波器：第一通道灵敏度为500mV/cm；第二通道灵敏度为10mV/cm，第一通道触发。

三、实验原理

差动变压器是一种电感传感器，把被测位移量转换为互感变化，使次级线圈感应电压发生相应变化从而进行测量。

差动变压器的电气连接图如图1所

示，次级线圈S1和S2反极性串联，当初级

线圈P加上一定交流电压E p时，次级线圈

产生感应电压，当铁芯处在中心位置时，

输出电压E s理论上为0，实际上则存在零

点残余电压E0，随着铁芯位置偏离中心，

E s逐渐增大，且在铁芯向上或向下运动时，E s的相位变化180°。

四、实验步骤

1、按照图2接线，注意，音频震荡器必须从LV接出。

2、调整音频振荡器幅度旋钮，使音频LV信号输入到初级线圈的电压为2Vp-p（2V

峰-峰值）。

3、旋动测微头，从示波器上读出次级输出电压的峰峰电压值，记录数据，并注

意初级和次级波形的相位关系。

4、测试零点残余电压，首先仔细调节测微头，使次级的差动输出电压为最小，

必要时将通道二的灵敏度打到较高档，如2mV/cm，测出的这个最小电压即为零点残余电压，并记录其大小和相位。

五、实验数据记录及处理

1、位移与输出电压关系实验数据

位移（mm）

电压（mV）

2、当铁芯从上至下时，相位由（）相变为（）相。

3、零点残余电压大小为（），它与输入电压的相位差约为（），因

此是（）正交分量。

4、根据所测试的结果，作出电压-位移曲线，并指出线性工作的范围。

5、差动变压器的灵敏度为： X

S ΔΔ=

，进一步说，由于灵敏度还与激励电压有关，因此：λ

V X

V S ΔΔ=

根据公式，计算灵敏度。

六、注意事项

1、差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电流输出口（LV 插口）输出。

2、差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式，即同名端相连（可通过信号

相位有否变化判别）

3、差动变压器与示波器的连线应尽量短，以使干扰尽量小。

实验六霍尔传感器的特性研究

一、实验目的

1、了解霍尔传感器的原理

2、了解霍尔传感器的特性

3、根据实验数据求出霍尔传感器的灵敏度。

二、实验器材

CSY2000型传感器系统实验仪。本实验使用部件及单元有：

霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、电压表、直流稳压电源、测微头有关旋钮位置：

1、差动放大器增益旋钮打到最小；

2、电压表置于2V 档；

3、直流稳压电源置于2V 档。

三、实验原理

霍尔效应是磁电效应的基础，其工作原理如图1所示。

图中为一块长为L ，宽为b ，厚度为h 的N 型半导体薄片，置于磁感应强度为B 的外磁场中，当沿长方向通以电流I 时，半导体中的电子受到洛仑兹力F L 的作用，

图1 工作原理图

αsin evB F L ?= （1）

其中e 为电子电量，v 为电子运动速度，B 为磁感应强度，α为电子运动方向与

磁场方向之间的夹角。

在力F L 的作用下，电子被推向半导体的一侧，并在该侧面积累负电荷，而在另一面积累正电荷，这样在基片的两侧面就建立起静电场E H ，

电子又受到静电力F H 的作用： H H eE F ?= （2）

当达到动态平衡时，有：

H L F F =

H eE evB =αsin （3）

当电子运动方向与磁场方向相互垂直时，有1sin =α，因此：

vB E H =

因为霍尔电势为E H ，则E H /b=V H ，V H 为霍尔电压，因此：

bvB bE V H H == （4）

通过薄片的电流I 与片中载流子的浓度n 、运动速度v 和薄片的横切面积bd 的关系为：

nevbd I = （5）

霍尔电压V H 为：

IB S d

R ned IB V H H H ===

（6）上式中：ne H R 1=

，为霍尔常数，d

H R

S H =为霍尔灵敏度。霍尔常数是由材料的性质决定的常数，任何载流子迁移率不等于零的材料，在一定条件下都能产生霍尔电势。通过测量霍尔电势的输出即可得到测量结果。

四、实验步骤

温度传感器实验

实验二（2）温度传感器实验实验时间 2017.01.12 实验编号无同组同学邓奡一、实验目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。二、实验原理 1、热电偶测温原理由两根不同质的导体熔接而成的，其形成的闭合回路叫做热电回路，当两端处于不同温度时回路产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。试验中使用两种热电偶：镍铬—镍硅（K 分度）、镍铬—铜镍（E 分度）。图2.3.5所示为热电偶的工作原理，图中：T 为热端，0T 为冷端，热电势为)()(0T E T E E AB AB t -=。热电偶冷端温度不为0℃时（下式中的1T ），需对所测热电势进行修正，修正公式为：),(),(),(0110T T E T T E T T E +=,即：实际电动势+测量所得电动势+温度修正电势对热电偶进行标定时，以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶。 2、铂热电阻铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在C 650T C 0?≤≤?时，

)1(20BT AT R R T ++=, 式中：T R ——铂热电阻在T ℃时的电阻值 0R ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A ——系数（=C ??/103.96847-31） B ——系数（= C ??/105.847--71） 3、PN 结温敏二极管半导体PN 结具有良好的温度线性，PN 结特性表达公式为： γln be e kT U =?，式中，γ为与PN 结结构相关的常数； k 为波尔兹曼常数，K J /1038.1k 23-?=； e 为电子电荷量，C 1910602.1e -?=； T 为被测物体的热力学温度（K ）。当一个PN 结制成后，当其正向电流保持不变时，PN 结正向压降随温度的变化近似于线性，大约以2mV/℃的斜率随温度下降，利用PN 结的这一特性可以进行温度的测量。 4、热敏电阻热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻PTC 、负温度系数热敏电阻NTC 和在某一特定温度下电阻值发生突然变化的临界温度电阻器CTR 。实验中使用NTC ，热敏电阻的阻值与温度的关系近似符合指数规律，为：)11(00e T T B t R R -=。式中： T 为被测温度（K)，16.273t +=T 0T 为参考温度（K),16.27300+=t T T R 为温度T 时热敏电阻的阻值 0R 为温度0T 时热敏电阻的阻值 B 为热敏电阻的材料常数，由实验获得，一般为2000~6000K 5、集成温度传感器用集成工艺制成的双端电流型温度传感器，在一定温度范围内按1uA/K 的恒定比值输出与温度成正比的电流，通过对电流的测量即可知道温度值(K 氏温度），经K 氏-摄氏转换电路直接得到摄氏温度值。

现代传感器检测技术实验-实验指导书doc

现代(传感器)检测技术实验实验指导书目录 1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验 3、实验二交流全桥振幅测量实验 4、实验三霍尔传感器转速测量实验 5、实验四光电传感器转速测量实验 6、实验五 E型热电偶测温实验 7、实验六 E型热电偶冷端温度补偿实验西安交通大学自动化系 2008.11

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述 “THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。 1.主控台 (1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调； (2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能； (3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能； (4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V； (5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级； (6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能； (7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm； (8)计时器：0～9999s，精确到0.1s； (9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。 2.检测源加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C；转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm；振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。 3.各种传感器包括应变传感器：金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器（酒精敏感，可燃气体敏感）、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。包括扭矩传感器、光纤压力传感器、超声位移传感器、PSD位移传感器、CCD电荷耦合传感器：、圆光栅传感器、长光栅传感器、液位传感器、涡轮式流量传感器。 4.处理电路包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路、直流电机驱动等 5.数据采集高速USB数据采集卡：含4路模拟量输入，2路模拟量输出，8路开关量输入输出，14位A/D 转换，A/D采样速率最大400kHz。上位机软件：本软件配合USB数据采集卡使用，实时采集实验数据，对数据进行动态或静态处理和分析，双通道虚拟示波器、虚拟函数信号发生器、脚本编辑器功能。

传感器实验指导书11

实验平台介绍传感器教学实验系列nextsense是针对传感器教学，虚拟仪器教学等基础课程设计的教学实验模块。nextsense系列配合泛华通用工程教学实验平台nextboard使用，可以完成热电偶、热敏电阻、RTD热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。课程提供传感器以及调理电路，内容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。图1 nextboard实验平台 nextboard具有6个实验模块插槽；提供两块标准尺寸的面包板，用户可自搭实验电路；为NI 数据采集卡提供信号路由，可完全替代NI数据采集卡接线盒功能，轻松使用数据采集卡资源；还为实验模块和自搭电路提供电源，既可用于有源电路供电，也可作为外接设备供电。实验模块区共有6个插槽，分别为4个模拟插槽Analog Slot 1-4，2个数字插槽Digital Slot 1-2。数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot 和Digital Slot 上。Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。图2 模拟插槽和数字插槽

特别需要注意的是：（1）在使用所有模块之前，都要先区分模块的类型：带有正弦波标记的为模拟实验模块，需要插在Analog Slot 上使用；带有方波标记的为数字模块，需要查在Digital Slot 上使用。如果插错插槽，会导致模块工作不正常，甚至损坏模块。（2）插拔实验模块前关闭nextboard电源。（3）开始实验前，认真检查模块跳线连接，避免连接错误而导致的输出电压超量程，否则会损坏数据采集卡。 Nextboard的连线：（1）电源线，把220V的电源通过一个15V的直流变压器，送到实验台上。（2）数据采集卡，将数据采集卡的插头与实验台可靠连接。

热电阻热电偶温度传感器校准实验

湖南大学实验指导书课程名称：实验类型：实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验学生姓名：学号：专业：指导老师：实验日期：年月日一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法

物联网实验指导书

物联网实验指导书四川理工学院通信教研室 2014年11月

目录前言 (1) 实验一走马灯IAR工程建立实验 (5) 实验二串口通信实验 (14) 实验三点对点通信实验 (18) 实验四 Mesh自动组网实验 (21) 附录 (25) 实验一代码 (25) 实验二代码 (26) 实验三代码 (28) 实验四代码 (29)

前言 1、ZigBee基础创新套件概述无线传感器网络技术被评为是未来四大高科技产业之一，可以预见无线传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业，同时由于无线传感网络的广泛应用，必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。无线传感器网络技术，主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。数据节点之间的数据传输强调网络特性。数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成，网络具有自组织的特征，即网络的节点可以智能的形成网络连接，连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。网络具有自维护特征，即当某些节点发生问题的时候，不影响网络的其它传感器节点的数据传输。正是因为有了如此高级灵活的网络特征，传感器网络设备的安装和维护非常简便，可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。无线传感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术，正在高速发展，学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。 “ZigBee基础创新套件”产品正是针对这一新技术的发展需要，使这种新技术能够得到快速的推广，让高校师生能够学习和了解这项潜力巨大的新技术。“ZigBee基础创新套件”是由多个传感器节点组成的无线传感器网络。该套件综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域，用户可以根据所需的应用在该套件上进行自由开发。 2、ZigBee基础创新套件的组成 CITE 创新型无线节点（CITE-N01 ）4个物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）1个物联网创新型红外传感器（CITE-S073）1个物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）1个物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121 ）1个电源6个天线8根 CC Debugger 1套（调试器，带MINI USB接口的USB线，10PIN排线）物联网实验软件一套

大学物理实验-温度传感器实验报告

关于温度传感器特性的实验研究摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃

传感器实验指导书(实际版).

实验一金属箔式应变片性能实验（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、基本原理：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： εK R R =? 式中R R ?为电阻丝电阻相对变化， K 为应变灵敏系数， l l ?=ε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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压4 1ε EK U O =。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、士15V 电源、土4V 电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 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的左上方的1R 、2R 、3R 、4R 。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别， Ω====3504321R R R R ，加热丝阻值为Ω50左右。 2．接入模板电源上15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器3W R 顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端i V 相连，调节实验模板上调零电位器4W R ，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。关闭主控箱电源。 3．将应变式传感器的其中一个应变片1R (模板左上方的1R )接入电桥作为一个桥臂与5R 、6R 、7R 接成直流电桥（5R 、6R 、7R 模块内已连接好），接好电桥调零电位器4W R ，接上桥路电源上4V （从主控箱引入）如图1—2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源

传感器实验指导书

4、电子工具一批（面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线）。三、基本原理： ?电位器的转换原理 ?电位器的电压转换原理如图所示，设电阻体长度为L，触点滑动位移量为x，两端输入电压为U i，则滑动端输出电压为电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变化时，其负载特性曲线也发生相应变化。 ?电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。四、实验步骤： 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻RL，用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用1k电阻和100k电阻，测试电位器的负载特性，要求每个负载至少有5个测试点，并计入所设计的表格1，如下表。序号 1 2 3 4 5 6 7 8

五、实验报告 1、画出电路图，并说明设计原理。 2、列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V ，测试表格1. 曲线图：画图说明，x 坐标是滑动电阻器不带负载时电压；y 坐标是对应1000欧姆（负载两端电压）或100k 欧姆（负载两端电压），100欧和100K 欧两电阻可以得到两条曲线。 O 1 2 3 4 5 UK UR1UR2 3、说明本次设计的电路的不足之处，提出改进思路，并总结本次实验中遇到困难及解决方法。

传感器实验指导书修订稿

传感器实验指导书 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

传感器与检测技术实验指导教师：陈劲松

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、基本原理：金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为： S l R ρ = （1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ?，横截面积相应减小S ?，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?，故引起电阻值变化R ?。对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有： ρ ρ ?+?-?=?S S l l R R （2）式中的l l ?为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×mm mm 610-）。若径向应变为r r ?，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为）（l l r r ?-=?μ，因为S S ?=2（r r ?），则（2）式可以写成： l l k l l l l l l R R ?=???++=?++?=?02121）（）（ρρμρρμ （3）式（3）为“应变效应”的表达式。0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是）（ρερ?，是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则μ210+≈k ，对半导体，0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。

传感器原理实验指导书

《传感器原理及应用》实验指导书闻福三郭芸君编著电子技术省级实验教学示范中心

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 1、传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台 2、万用表 MY60 1个三、实验原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为： S l R ρ = （1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ?，横截面积相应减小S ?，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?，故引起电阻值变化R ?。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，可以得到被测对象的应变值ε，而根据应力应变关系 εσE = （2）式中：ζ——测试的应力； E ——材料弹性模量。可以测得应力值ζ。通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。四、实验内容与步骤 1、应变式传感器已装到应变传感器模块上。用万用表测量传感器中各应变片R1、R 2、R 3、R4，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、将主控箱与模板电源±15V 相对应连接，无误后，合上主控箱电源开关，按图1-1顺时针调节Rw2使之中间位置，再进行放大器调零，方法为：将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连，调节实验模板上调零电位器Rw3，使数显表显示为零，（数显表的切换开关打到2V 档）。关闭主控箱电源。（注意：当Rw2的位置一旦确定，就不能改变。） 3、应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥，（如四根粗实线），把电桥调零电位器Rw1，电源±5V ，此时应将±5V 地与±15V 地短接（因为不共地）如图1-1所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。 4、按表1-1中给出的砝码重量值，读取数显表数值填入表1-1中。

传感器与自动检测技术实验指导书.

传感器与自动检测技术验指导书张毅李学勤编著重庆邮电学院自动化学院 2004年9月

目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个电压输出插口输出。

传感器实验指导书

目录目录 (1) 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (3) 实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (6) 实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (8) 实验四直流全桥的应用——电子称实验 (10) 实验五移相实验 (11) 实验六相敏检波实验 (12) 实验七交流全桥性能测试实验 (15) 实验八交流激励频率对全桥的影响 (17) 实验九交流全桥振幅测量实验 (18) 实验十扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 (19) 实验十一差动变压器性能实验 (21) 实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验 (23) 实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (24) 实验十四差动电感式传感器位移特性实验 (25) 实验十五电容式传感器的位移特性实验 (27) 实验十六电容传感器动态特性实验 (29) 实验十七直流激励时霍尔传感器的位移特性实验 (30) 实验十八交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (31) 实验十九霍尔测速实验 (32) 实验二十磁电式传感器的测速实验 (33) 实验二十一压电式传感器振动实验 (34) 实验二十二电涡流传感器的位移特性实验 (36) 实验二十三被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (38) 实验二十四电涡流传感器转速测量实验 (39) 实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (40) 实验二十六光纤传感器位移特性实验 (41) 实验二十七光纤传感器的测速实验 (43) 实验二十八光电转速传感器的转速测量实验 (44) 实验二十九智能调节仪温度控制实验 (45) 实验三十集成温度传感器的温度特性实验 (48) 实验三十一铂热电阻温度特性测试实验 (50) 实验三十二K型热电偶测温实验 (52) 实验三十三E型热电偶测温实验 (55) 实验三十四PN结温度特性测试实验 (57) 实验三十五气敏（酒精）传感器实验 (59) 实验三十六气敏（可燃气体）传感器实验 (60) 实验三十七湿敏传感器实验 (61)

温度传感器报告

温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量，是工业过程三大参量（流量、压力、温度）之一，也是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题，很久以来，这方面己有多种测温元件和传感器得到普及，但是直到今天，为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求，仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事，如测温元件选择不当、测量方法不宜，均不能得到满意结果。据有关部门统计，2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币，其中温度传感器占整个传感器市场的14％，主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。温度传感器的特点作为一个理想的温度传感器，应该具备以下要求：测量围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的，应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量围和特点是不同的。几种重要类型的温度传感器的温度测量围和特点，如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。根据温度传感器的使用方法，通常分为接触测量和非接触测量两类，两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”，该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”，该电路需考虑线性化和冷端补偿，信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”，半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件，当电源电压变化、外接导线变化时，该电路输出电流基本不受影响，非常适合远距离测温。温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。铂薄膜温度传感器膜厚1μm，可置于极小的测量空间，作温度场分布测量，响应时间不超过1ms，偶丝最小直径25μm，热偶体积小于1×10-4mm3，质量小于1μg。多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值，提高辐射测温的精

检测技术实验指导书

2 目录实验一金属箔式应变片性能— (4) 实验二金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 6 实验三应变片的温度影响 (10) 实验四直流全桥的应用―电子秤之一错误！未定义书签。实验五热电偶原理及现象 (14) 实验六移相器实验 (18) 实验七相敏检波器实验 (20) 实验八差动变压器性能 (24) 实验九差动变压器零点残余电压的补偿 (26) 实验十差动变压器的应用—振动测量 (28) 实验十一电涡流式传感器的静态标定 (31) 实验十二被测体材料对电涡流传感器特性的影响33 实验十三电涡流式传感器的应用－振幅测量 (35) 实验十四电涡传感器应用－电子秤之三 (38) 实验十五霍尔式传感器的特性—直流激励 (39) 实验十六霍尔式传感器的应用—电子秤之四 (41) 实验十七霍尔式传感的特性—交流激励 (42) 实验十八霍尔式传感器的应用—振幅测量 (44) 实验十九磁电式传感器的性能 (46) 实验二十压电传感器的动态响应实验 (49) 实验二十一差动变面积式电容传感器的静态及动态特性 (51) 实验二十二扩散硅压阻式压力传感器实验 (53)

3 实验二十三光纤位移传感器静态实验 .................57 实验二十四光纤位移传感器的动态测量一 .........59 实验二十五光纤位移传感器的动态测量二 .........60 实验二十六 PN 结温度传感器测温实验 ................63 实验二十七热敏电阻演示实验 .............................66 实验二十八气敏传感器（MQ3）实验 ......... 68 实验二十九湿敏电阻（R H ）实验 . (71) 实验三十光电传感器（反射型）测转速实验 (73) 附录：传感器实验仪器面板分布图错误！未定义书签。

传感器技术实验指导书

《传感器技术》实验指导书权义萍南京工业大学自动化学院

目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3) 实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7) 实验三电容式传感器的位移特性实验 (9) 实验四压电式传感器振动实验 (11) 实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13) 实验六电涡流传感器综合实验 (15) 实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)

实验一金属箔式应变片单臂、半桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图

传感器实验指导书

传感器实验指导书 Revised at 2 pm on December 25, 2020.

传感器实验指导书实验一电位器传感器的负载特性的测试一、实验目的： 1、了解电桥的工作原理及零点的补偿； 2、了解电位器传感器的负载特性； 3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。二、实验仪器与元件： 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表； 2、电阻若干（1k, 100K）；电位器(10k)传感器（多圈线绕）； 3、运算放大器LM358； 4、电子工具一批（面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线）。三、基本原理： ?电位器的转换原理 ?电位器的电压转换原理如图所示，设电阻体长度为L，触点滑动位移量为x，两端输入电压为U i，则滑动端输出电压为

电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变化时，其负载特性曲线也发生相应变化。 ?电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。四、实验步骤： 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻RL，用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用1k电阻和100k电阻，测试电位器的负载特性，要求每个负载至少有5个测试点，并计入所设计的表格1，如下表。五、实验报告 1、画出电路图，并说明设计原理。 2、列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V，测试表格1.

曲线图：画图说明，x坐标是滑动电阻器不带负载时电压；y坐标是对应1000欧姆（负载两端电压）或100k欧姆（负载两端电压），100欧和100K欧两电阻可以得到两条曲线。 3、说明本次设计的电路的不足之处，提出改进思路，并总结本次实验中遇到困难及解决方法。实验二声音传感器应用实验-声控LED旋律灯一、实验目的： 1、了解声音传感器的工作原理及应用； 2、掌握声音传感器与三极管的组合电路调试。二、实验仪器与元件： 1、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁等； 2、电子元件有：声音传感器（带脚咪头）1个；弯座1个；线1个；5MM白发蓝LED 5个；9014三极管 2个1M电阻 1个；10K电阻 1个；电阻 1个；1UF电解电容 1个；47UF电解电容1个；万能电路板一块。三、基本原理：声控LED旋律灯工作电压。其功能为：本电路制作成功后5只LED会随着音乐或是其它声音的节奏闪动起来，可放置于音响附近，让灯光为音乐伴舞！电路原理图如图1所示。图1 声控LED旋律灯当发出声音时，声音波传入声音传感器，声音传感器把声音波转换成电压波动。这个电压波动可以通过电容C2，传到Q1三极管的基极。然后这个电压波变Q1和Q2两级放大之后，输出较大的电压波。最后这个电压波使得5只LED闪动起来。

热电偶测温实验指导书

《建筑环境测试技术》热电偶测温系统实验实验指导书上海工程技术大学机械工程学院能源与环境系统工程系 2014.3

一、实验目的通过本实验掌握热电偶测量温度的主要内容和方法，了解引起测量误差的因素，达到以下实验目的： 1、观察了解热电偶的结构、校验装置； 2、熟悉热电偶工作特性； 3、掌握热电偶测温方法，学习查阅热电偶分度表； 4、掌握数据读取和数据处理方法。二、实验原理两种不同成份的导体两端接合成回路，当两接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端、自由端、参考端）；冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟温度场。冷端与显示仪表或配套仪表连接，可显示测得的热电势。国际上，将热电偶的A 、B 热电极材料不同分成若干分度号，如常用的Ｋ(镍铬-镍硅或镍铝)、Ｅ(镍铬-康铜)、Ｔ(铜-康铜)等等，并且有相应的分度表，即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表。从热电偶的测温原理可知，热电偶测量的是测量端与参考端之间的温度差，必须保证参考端温度为0℃，才能利用热电偶分度表查得热电势对应的温度，而实际测量时，环境温度T 0（不为0）。对此，有如下关系式： )0,(),()0,(00T E T T E T E += 其中)0,(T E ——测量端温度为T ，参考端为0℃时的热电势 ),(0T T E ——测量端温度为T ，参考端为T 0时的热电势 )0,(0T E ——测量端温度为T 0，参考端为0℃时的热电势热电偶校验有两种方法：定点法和比较法，后者常用于校验工业用和实验室用热电偶。

传感器技术实验指导书

实验一应变片式传感器特性实验一、实验目的： 1、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。 2、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。 3、了解应变片全桥工作特点及性能。 4、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。 5、了解应变直流全桥的应用及电路的标定。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变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。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。 1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1-1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式（1-1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1-2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr 由材料力学得：εL= - μεr (1-3）式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3----0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1-3）代入式（1-2）得：

温度传感器报告

温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量，是工业过程三大参量（流量、压力、温度）之一，也是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题，很久以来，这方面己有多种测温元件和传感器得到普及，但是直到今天，为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求，仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事，如测温元件选择不当、测量方法不宜，均不能得到满意结果。据有关部门统计，2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币，其中温度传感器占整个传感器市场的14％，主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。温度传感器的特点作为一个理想的温度传感器，应该具备以下要求：测量范围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的，应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量范围和特点是不同的。几种重要类型的温度传感器的温度测量范围和特点，如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。根据温度传感器的使用方法，通常分为接触测量和非接触测量两类，两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”，该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”，该电路需考虑线性化和冷端补偿，信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”，半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件，当电源电压变化、外接导线变化时，该电路输出电流基本不受影响，非常适合远距离测温。温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。铂薄膜温度传感器膜厚1μm，可置于极小的测量空间，作温度场分布测量，响应时间不超过1ms，偶丝最小直径25μm，热偶体积小于1×10-4mm3，质量小于1μg。多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值，提高辐射测温的精

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