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。
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。
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。
四、实验步骤：
1、领取元件，然后检查各个元件是否有损坏。
2、按照图1，焊接各个元件。
3、检查元件是否有虚焊，短路等现象，无误后上电调试运行。
4、发出声音，是否有LED亮，是否出现LED按照声音的节奏显示和熄灭。若现象不正确，请出现调试。
5、当传感器是否感应有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少？
五、实验报告内容
1、简述声音传感器的工作原理。
2、调试运行“声控LED旋律灯”过程中，是否遇到虚焊、短路、连线错误等
现象？如何解决的？
3、电路板调试正常后，有声音的时候，LED有什么现象？没有声音的时候，LED
灯有什么现象？
4、有声音或没有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少？
5、对本次实验进行小结，提出改进的建议。
实验三热敏电阻测温实验
一、实验目的：
1、进一步了解热敏电阻温度传感器的分类和特性；
2、了解热敏电阻的测温方法；
3、掌握测温电路的原理。
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、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块)；
3、水容器、冷水、60℃以上热水、搅棒，把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行测量。
三、基本原理：
热敏电阻匹配阻值约10k欧姆。热敏电阻测温方法有2种。方法一公式法。NTC负温度系数热敏电阻 NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。公式如下：
?
R：周围温度T (K) 时的电阻值（K：绝对温度）
R0：周围温度T0 (K) 时的电阻值，R0=10 000?Ω
B：热敏电阻的B常数，B=3950
T：现在测量的温度，单位K
T0：环境温度，通常t0为298K（绝对温度）（即：25度）
方法二：查表法型号：?MF55-103F-3950F，温度与电阻值表格如下：
其他表格自己在网上查找?
由NTC热敏电阻MF55-103F-3950F为温度传感器的测温电路如图1所示。
图1 热敏电阻测温电路
图1中，VCC点接电源电压5V，R电阻的阻值为8kΩ左右，C电容为10uf，其中电阻R 与热敏电阻串联，中间的连接点为输出的电压Uout。当被测温度升高时该点电位降低，输出电压降低，以指示较高的温度值；反之当被测温度降低时，输出电压升高，以指示较低的温度值。
四、实验步骤：
1、准备好盛水容器、冷水、60℃以上热水、水银温度计、搅棒；把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行测量。
2、把传感器和水银温度计放入盛水容器中，接通电路电源。
3、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。直接将热敏电阻放入水中，用万用表直接测量热敏电阻的电阻值，将测量数据写入表1。
表电阻值随温度变化数据
水温t(℃) 35 40 45 50 55 热敏电阻阻值/kΩ
4
5、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。电压表的电压值与温度之间有数学关系；温度不同时，输出电压值不同。用热敏电阻测量不同的温度的水，进行测量，将输出电压，填入表格2中。
表2 输出电压随温度变化的数据
水温t(℃) 40 45 50 55 60 65 70 75 80
输出电压
（V）
6、作出V-t曲线，指出线性范围，并求出灵敏度。
五、实验报告内容
1、整理实验数据，将表1和表2记录在实验报告中。
2、当温度升高时，热敏电阻的阻值如何变化？热敏电阻的热电特性是PTC还是NTC呢？
3、根据表2的实验数据，以温度为x轴，输出电压为y轴，画出相应的趋势曲线，同时计
算出温度与电压之间数学关系。
4、分析趋势曲线可以得出的温度与输出电压U之间的变化关系是什么？如果使用的是PTC
型热敏电阻，那么温度与输出电压之间的变化关系是什么？
实验四红外传感器应用实验
一、实验目的：
1、了解红外收发二极管的工作原理及应用；
2、掌握红外对管与放大器的组合电路调试。
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、传感器实验箱(红外模块、超声波模块、数字电压表模块)；
三、基本原理：
实验电路如图所示。
D
D D
图
红外发射管在接到正12V电压时会发出峰值波长为940nm的红外光，W1为限流电阻，调节W1改变红外发射管的电流，电流越大，红外发射管的发射距离越远。而红外接收
管则反接在+12V电压上，在没有接受到峰值波长为940nm的红外光是反映二级管的反相截止特性，A点电压相当于电源电压（12V）,当红外发射管（完全）接受到红外光时，红外接收管呈反向光电流增大，A点电压变小。(由于接收到的红外光的程度不同，红外接收管的导通程度也会不同，A点电压会有相应的误差。若红外接收管正向连接，则其表现为随遮挡而变化的电阻)。本实验电路为红外反射式电路，在一定范围能若有物体挡住红外光，红外光反射回红外接受管，接受到信号后才生电平的变化。（注：黑色物体会把红外光吸收，无法反射）
U1A为LM358的一个运放，这里的作用是作射随器，射随电路的特点是输出电压不变，电流放大一般用于输入，输出，缓冲级用于阻抗匹配。
U1B为LM358的另一个运放，这里的作用是做一个比较器，比较同相输入端与反相输入端的电压（即B点于C点）。当B点电压大于C点电压时，输出高电平（+12V）。当B点电压小于C点电压时，输出低电平（-12V）。电路中用一个指示灯来观察输出的电平。
W2作用是反相端电压调整，适当调整C点电压，使其与B点电压比较,才能达到输出端的电平变换。
四、实验步骤：
1、测量A,B点电压。直接用万用表测量A(J4)点电压及B(J3)点电压，记录数值在表中，然后用物体放在红外管前（15mm内）测出A点电压及B点电压，记录数据。
表实验数据记录表
，测量C(J2)点电压，调节C点电压大于B点电压，用手遮挡红外管，观察指示灯亮灭情况并记录。（2）状态二，C点电压小于B点电压：调节C点电压小于B点电压（根据实验原理适当调节），用手遮挡红外管，观察指示灯亮灭情况，填入表中。
表实验数据记录表
1、
示红外接收管接收到反射的红外光。反复调节，观察红外发射的距离变化情况（记录最大和最小距离）。用黑色物体来遮挡，观察指示灯是否变化。
五、实验报告内容
1、简述整个电路的工作原理。
2、整理实验数据，记录表和表，分析实测数据变化规律。
3、总结本次实验过程中遇到的问题及解决方法。提出对红外实验模块的改进意
见。
4、观察红外发射的距离变化情况（记录最大或最小距离）。
实验五电子称的原理与测试
一、实验目的：
1、了解电子秤的工作原理；
2、了解悬臂梁应变传感器的特点和使用；
3、通过对电子秤的测试,分析传感器的基本特性。
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、传感器实验箱(电子秤模块、数字电压表模块)；
3、托盘、砝码6个5g、10 g、20 g、20 g、50 g、100。
三、实验原理：
在全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的两只接入邻边，如图所示。当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出为
U o=KE ?（2-1）
式中，E为电桥电源电压。式（2-1）表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。
图
电子称模块利用的全桥测量原理，通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数，使电路输出电压值为重量的对应值，将电压量纲（V）改为重量量纲（g），即制成一台比较原始的电子称。
四、实验步骤：
1、悬臂梁应变式称重传感器已安装在电子秤实验模块上，可参考图。电子秤电路如图所示。
图
2、将差动放大器调零。检查实验箱一切正常后，打开主控台电源，按下相应电子秤模块开关。保持托盘上无任何重物，输出端U o2接数显电压表（选择2V挡），调节电位器R w4，使电压表显示为0V。R w4的位置确定后不能改动。
3、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节R w3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示左右，读取数显表数值。保持R w3不变，依次增加砝码（至少3只），读取相应的数显表值，记下实验结果，填入表中，关闭电源。
表实验数据记录表
重量/g
电压/V
五、实验报告内容
1、简述实验原理。
2、整理实验数据记录表，在坐标轴上画出各个数据点，然后用直线拟合，得出重量与电压
的数学关系。根据拟合曲线，计算灵敏度L=?U/?W、非线性误差?f3。。
3、写出拆卸掉的电子称产品的系统框图，简单分析其工作原理，产品的结构特点等。
4、总结本次实验过程中遇到的问题及解决方法。提出对电子秤实验模块的改进意见。
实验六超声波位移测量实验
一. 实验目的
1.学习LabVIEW软件的使用。
2.认识超声波传感器的工作原理。
3.学习使用超声波传感器进行位移测量的方法。
二. 实验原理
1.超声波传感器测量原理：
超声波测距传感器包括有发射超声波和接收超声波的两部分装置，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。常用的超声波传感器有两种，即压电式超声波传感器和磁致式超声波传感器。本实验采用的是压电式超声波传感器, 主要由超声波发射器(或称发射探头)和超声波接收器(或称接收探头)两部分组成，它们都是利用压电材料(如石英、压电陶瓷等)的压电效应进行工作的。利用逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动，产生超声波，以此作为超声波的发射器。而利用正压电效应将接收的超声振动波转换成电信号，以此作为超声波的接收器。
超声波发射探头向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物会立即返回来，超声波接收探头收到反射波立即停止计时。设超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即：S=340t/2。需要说明的是，超声波传感器发射的波束比较窄（<10°），反射后仍然很窄，如果被测物体被旋转放置，有可能反射波束会偏离出接收探头的位置，导致探头接收不到反射波信号，无法进行测距。实验所使用超声波传感器的发射波频率是40KHz，它由单片机控制发射探头发射一组超声波脉冲后，输出电平由低电平转为高电平；等到接收探头接收到足够强度的反射超声波信号时，输出信号由高电平转为低电平。所以在实验的过程
中，可以观察到随着反射板到探头的距离变化，传感器输出波形的“脉冲”宽度也会对应的发生变化，测试距离越远，脉冲的宽度越宽。
另外，空气中的声音传播速度不是一个固定的值，在不同的温度下这个数据会有一些变化。通常我们说的340m/s是一个近似数据，传播速度的修正公式为S=×(1＋t/273）^，t 为空气温度。作为常温下的测试，可以认为声速为346 m/s（按25℃计算）。
超声波传感器距离测量原理示意图
2.红外传感器测量原理：
红外传感器是基于三角测量原理设计的。如下图左图所示，红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束反射回来，反射的红外光线被CCD检测器接收以后，得到一个偏移值L。利用三角关系，以知发射角度α，偏移距L，中心距X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。
三角测量原理红外传感器电压与检测距离间关系当距离D足够小的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围。这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当距离D很大时，L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测
的物体越远，CCD的分辨率要求就越高。
输出电压与检测距离之间的关系如上图右图所示。从图中可以看出，传感器与被探测物体之间的距离小于10cm的时候，输出电压急剧下降，这就要求测量时传感器与被探测物体之间距离应尽可能大于10cm。
此外，红外传感器的输出是非线性的。如果采用线性拟合的方法进行数据标定，误差很大。这里可以采用多项式拟合的方法。假设有一个高阶的多项式函数
y=a n x n+a(n-1)x(n-1)+…+ax+a0
其中y代表距离，x代表红外传感器输出电压。如果该函数能够逼近实际的待拟合的数据，那么就采用该多项式作为传感器的输出函数。实际上，对于红外传感器来说，采用多项式函数拟合与采用线性最小二乘法拟合相比较，前者的误差大大减小。
三.实验仪器和设备
1.计算机１台
https://www.doczj.com/doc/0a18725027.html,bVIEW软件 1套
3.超声波红外位移测量实验模块 1个
4.多通道数据采集模块 1套
5.多路电源模块 1套
四.实验步骤
1.关闭多路电源模块的开关，关闭多通道数据采集模块的开关，以免带电插入传感
器信号线和直流电源线。将多路电源模块电源线接入交流电源220V。
2.将超声波位移测量对象的电源线（φ16五芯航插）连接至多路电源接口；将多通道
数据采集模块电源线（φ16五芯航插）连接至多路电源接口。
3.将超声波传感器的信号输出线连接至数据采集模块的第1通道上。
4.开启总电源，开启多路电源模块开关，开启数据采集模块开关，开关开启后禁止
带电插拔电源线和信号线。
5.打开路径“TS-ULS-02超声波红外位移测量实验模块\实验程序”，运行LabVIEW
程序“超声波传感器—位移测量实验.vi”。
6.移动滑块来改变挡板到超声波之间的距离，观察采集到的数据信号波形。结合超
声波传感器的原理，解释波形变化的原因和规律。
7.读懂LabVIEW程序，如何采集超声波信号，如何并进行信号处理。
8.比较实验测得值与模块表面刻度尺读数之间偏差，多次移动滑块测量该偏差是否
恒定。
9.如果偏差恒定，尝试在软件中对超声波测量的距离进行补偿，使测量更准。
超声波传感器—-位移测量实验LabVIEW程序界面
10.单击“STOP”按钮停止程序运行。首先关闭多通道数据采集模块开关，关闭多路
输出电源模块开关，然后再拔超声波传感器的信号输出线，连接上红外传感器的
信号输出线，打开多路输出电源模块电源开关、打开多通道数据采集模块开关
11.打开路径“TS-ULS-02超声波红外位移测量实验模块\实验程序”，打开文件“红
外位移测量模块”。程序界面下图所示。
五. 实验报告要求
1.简述超声波传感器和红外传感器的原理；
2.依据超声波传感器的实验记录作数据分析；
六. 注意事项
超声波传感器的有效测量距离是2cm~300cm。实际距离若过小或过大可能导致测量误差增大，在测量过程中请保持在此距离以内。
避免信号线带电插拔，造成仪器或设备受损。
实验七数字温度传感器18B20测量实验
一、实验目的：
1、进一步了温度测量方法；
2、了解18B20传感器的结构和原理；
3、掌握数字温度传感器的软件驱动方法。
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、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块)；
3、水容器、冷水、60℃以上热水、搅棒，把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行测量。
4、电脑
三、基本原理：
DS18B20的外形和内部结构
DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20
的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（2）?DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
2、DS18B20的主要特性
（1）适应电压范围更宽，电压范围：～，在寄生电源方式下可由数据线供电
( 2 ) 温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±℃
( 3 ) 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理
器与DS18B20的双向通讯
( 4 ) DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多
点测温
( 5 ) DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三
极管的集成电路内
（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为℃、℃、℃和
℃，可实现高精度测温
（7）在9位分辨率时最多在内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内
把温度值转换为数字，速度更快
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校
验码，具有极强的抗干扰纠错能力
（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表温度值/℃数字输出（二进制）数字输出（十六进制）
+85℃0000 0101 0101 0000 0550H
+℃0000 0001 1001 0001 0191H
+℃0000 0000 1010 0010 00A2H
+℃ 0000 0000 0000 1000 0008H
0℃0000 0000 0000 0000 0000H
℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0110 1110 FF5EH
℃ 1111 1111 0110 1111 FF6FH
-55℃1111 1100 1001 0000 FC90H
上表是DS18B20温度采集转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于或等于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加
1再乘于即可得到实际温度。
温度转换计算方法举例：
例如：当DS18B20采集到+85℃的实际温度后，输出为0550H，则：实际温度=0550H╳=1360╳=85℃。
传感器原理与应用实 验指导书
实验一压力测量实验 实验目的： 1．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。 2．比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点，了解全桥测量电路的优点。 3．了解应变片直流全桥的应用及电路标定。 二、基本原理： 1．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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。（E为供桥电压）。 2．不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压 U02=EK/ε2，比单臂电桥灵敏度提高一倍。 3．全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4，当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4
时，桥路输出电压U03=KEε，比半桥灵敏度又提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。 4. 电子秤实验原理为实验三的全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，将电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。 三、实验所需部件：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、±4V电源、万用表(自备)、自备测试物。 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。 2、实验模板差动放大器调零，方法为:①接入模板电源±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，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RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕关闭主控箱电源。 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(即模板左上方的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)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。
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。
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
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。
传感器与检测技术实验指导书电气工程学院自动化专业 专业名称 班级 学生姓名 学号 实验成绩 辽宁工业大学 2013年9月
目录 实验一电阻应变式传感器特性实验 (1) 实验二电容传感器特性实验 (5) 实验三电涡流式传感器特性实验 (8) 实验四压电式传感器特性实验 (12) 实验五光电式传感器特性实验 (15) 实验六热电式传感器特性实验 (20) 附录一CSY2000系列传感器实验台说明书 (26) 附录二CSY-V8.1软件操作说明书 (27)
实验一电阻应变式传感器特性实验 一、实验目的 1．熟悉电阻应变式传感器的结构。 2．了解单臂、半桥和全桥测量电路工作原理和性能。 3．比较单臂与半桥、全桥的不同性能，了解各自特点及全桥测量电路的优点。二、基本原理 1．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。 2．对半桥测量电路而言，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。 3．全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U O3＝EKε。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均得到改善。 三、实验仪器及材料 1．应变式传感器实验模板（应变式传感器－电子秤）、砝码盘、砝码；
无线传感网智能组网设计实验指导书（实验类）实验 1.Zigbee基本通信实验 1.1实验目的 ?了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用； ?掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。 1.2实验设备 ?硬件：EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机； ?软件：Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。 1.3实验容 ?利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序； ?学习和掌握EduKit-IV教学实验平台过UART与Zigbee模块通信，实现对Zigbee 模块的配置和对等网模式下的通信。 1.4实验原理 1.4.1Zigbee起源 无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术，是目前国、外研究的热点技术之一。该系统基于IEEE802.15.4规的无线技术，工作在2.4 GHz或868／928 MHz，用于个人区域网和对等网状网络。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种介于红外无线技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准。在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。相对于现有的各种无线通信技术，无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展，
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
无线传感器网络 实验指导书 信息工程学院
实验一 质心算法 一、实验目的 掌握合并质心算法的基本思想； 学会利用MATLAB 实现质心算法； 学会利用数学计算软件解决实际问题。 二、实验容和原理 无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。定位精度相对较低，不过可以满足某些应用的需要。 在计算几何学里多边形的几何中心称为质心，多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。 假设多边形定点位置的坐标向量表示为p i = (x i ，y i )T ，则这个多边形的质心坐标为： 例如，如果四边形 ABCD 的顶点坐标分别为 (x 1, y 1)，(x 2, y 2), (x 3, y 3) 和(x 4,y 4)，则它的质心坐标计算如下： 这种方法的计算与实现都非常简单，根据网络的连通性确定出目标节点周围的信标参考节点，直接求解信标参考节点构成的多边形的质心。 锚点周期性地向临近节点广播分组信息，该信息包含了锚点的标识和位置。当未知结点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过某一门限或在一定接收时间之后，就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心，作为确定出自身位置。由于质心算法完全基于网络连通性，无需锚点和未知结点之间的协作和交互式通信协调，因而易于实现。 三、实验容及步骤 该程序在Matlab 环境下完成无线传感器中的质心算法的实现。在长为100米的正方形区域，信标节点（锚点）为90个，随机生成50个网络节点。节点的通信距离为30米。 需完成： 分别画出不同通信半径，不同未知节点数目下的误差图，并讨论得到的结果 所用到的函数： 1. M = min(A)返回A 最小的元素. 如果A 是一个向量，然后min(A)返回A 的最小元素. 如果A 是一个矩阵，然后min(A)是一个包含每一列的最小值的行向量。 2. rand X = rand 返回一个单一均匀分布随机数在区间 (0，1)。 X = rand(n)返回n--n 矩阵的随机数字。 ()12341234,,44x x x x y y y y x y ++++++??= ???
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 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。 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。
实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较 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。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：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应 1位数显万用表（自备）。 变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 4 2 五、实验步骤： 1位数显万用表2kΩ电阻档测量所 1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用4 2 有 应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。如下图1—7所示。 图1—7观察应变片阻值变化情况示意图 2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。将F／V表(或电压表)的量程切换开 关 切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底
后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。 图1—8 差放调零 接线图 3、应变 片单臂电 桥特性实 验： ⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。 图1—9 应变片单臂电桥特性实验原理图与接线示意图 ⑵检查接线无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端（梁 处 于自然状态，图1—7机头所示）时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。 ⑶在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒，使测微头的读数为10mm左右（测微头微分筒的0刻度线与测微头轴套的10mm刻度线对准）；再松开测微头支架轴套的紧固
《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 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。
实验三 电阻式传感器的全桥性能实验 一、实验目的 掌握全桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 同实验一。 三、实验原理及电路 将四个应变片电阻分别接入电桥的四个桥臂，两相邻的应变片电阻的受力方向不同，组成全桥形式的测量电路，转换电路的输出灵敏度进一步提高，非线性得到改善。实验电路图见图3-1，全桥的输出电压U O ＝4EK ε 四、实验步骤 1、按实验一的实验步骤1至3进行操作。 2、按图3-1接线，将四个应变片接入电桥中，注意相邻桥臂的应变片电阻受力方向必须相反。 +5V R r R R R 1R 2 R 4 RP 2 OP07R 3R 4 RP 1 R 5 +15V -15V 调零电桥 电 阻传感器 差动放大器 4 3 2 18 76 RP R V 图3-1 电阻式传感器全桥实验电路 3、调节平衡电位器RP ，使数字电压表指示接近零，然后旋动测微器使
表头指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，每次0.4mm，上下各2mm，将位移量X和对应的输出电压值U O记入下表中。 表3-1 X(mm) 0 U O(mV) 0 五、实验报告 1、根据表3-1，画出输入/输出特性曲线)X(f U ，并且计算灵敏度和 O 非线性误差。 2、全桥测量时，四个应变片电阻是否必须全部一样？
实验二十二涡流式传感器的转速测量实验 一、实验目的 了解涡流式传感器用于测量转速的方法。 二、实验所用单元 涡流传感器探头（内附转换电路）、电机（光电传感器中）、电机调速装备（光电传感器转换电路中）、差动放大器、位移台架、直流稳压电源、数字电压表 三、实验原理及电路 利用涡流式传感器探头对旋转体材质的明显变化产生脉冲信号，经电路处理即可测量转速。 四、实验步骤 1、固定好位移台架，将涡流传感器探头装于传感器支架上，将电机放入位移台架的圆孔中，使探头对准电机转盘磁极。 2、将涡流传感器探头的两根输出信号线接至差动放大器的输入端，差动放大器的输出接至数字电压表的输入端。 3、将数字电压表切换开关拨到频率档，调节电机调速旋钮，使电机转动，观察实验现象。
无线传感器网络（ZIGBEE）实验指导书 (CC2530) (适用于电子、通信等专业) 沈阳工学院 2012年12月
前言 本课程主要学习Zigbee无线传感器网络的特点，并且以CC2430为主要控制器介绍Zigbee网络中的编程情况，此芯片采用C语言进行编程，并且已经有了较成熟的发展，学生同学理论学习掌握了芯片的基本理论知识，以及在编程过程的相关寄存器的设置。 为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养学生的动手能力，设置了五个实验项目，其中包括四个验证性实验，一个综合性实验。 这些实验需要学生了解实验器材，熟悉其使用方法，掌握编程软件的操作方法，并且重点掌握在如何编写程序以及程序中的寄存器的设计。 本实验指导书适用于通信专业，强调实际操作,注重基本仪器地使用方法及动手能力的培养。
目录 验证性实验 实验一IAR编程软件的使用与简单实例 实验二CC2530片内温度与1/3电压的测量实验三CC2530串口发/收数实验 实验四点对点无线数据通信实验 综合性实验 实验五Zigbee协议栈实验
实验一IAR编程软件的使用与简单实例 (一)实验目的 1、熟悉IAR软件的使用方法。 2、掌握编辑、下载、运行程序的方法 3、利用IAR软件会编写简单的程序 (二)实验设备 1、zigbee实验装置1套 2、安装有IAR软件的PC机1台 3、PC机与zigbee模块通讯电缆1根 (三)实验内容 一、会使用IAR软件 IAR编程软件简介 1、IAR软件的启动及建立一个新工程 首先安装IAR编程软件。安装之后，选择图标双击鼠标左键，出现如图1.1。 新建一个工程文件。
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：
传感器与检测技术实验指导书 学生姓名： 学号： 所在班级： 黑龙江八一农垦大学信息技术学院
实验一金属箔式应变片及电桥性能实验 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：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。 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。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，加热丝阻值为50Ω左右
图1－1 应变式传感器安装示意图 2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源 开关，将实验模板调节增益电位器R W3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，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，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R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验三为止）。 3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片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（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－2所示。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节R W1，使数显表显示为零。
目 录 实验一实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 实验十一实验十二实验十三实验十四实验十五实验十六实验十七实验十八实验十九实验二十电阻式传感器的单臂电桥性能实验…………………… 电阻式传感器的半桥性能实验………………………… 电阻式传感器的全桥性能实验………………………… 电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验……… 电阻式传感器的振动实验* ………………………… 电阻式传感器的电子秤实验* ……………………… 变面积式电容传感器特性实验………………………… 差动式电容传感器特性实验………………………… 电容传感器的振动实验* ………………………… 电容传感器的电子秤实验* ………………………… 差动变压器的特性实验………………………… 自感式差动变压器的特性实验……………………… 差动变压器的振动实验* ………………………… 差动变压器的电子秤实验* ………………………… 光电式传感器的转速测量实验………………………… 光电式传感器的旋转方向测量实验…………………… 接近式霍尔传感器实验………………………………… 霍尔传感器的转速测量实验…………………………… 涡流传感器的位移特性实验…………………………… 被测体材质对涡流传感器特性的影响实验…………… 1 3 5 6 7 8 9 11 13 14 15 16 18 19 20 22 23 25 25 27 实验二十一涡流式传感器的振动实验* ………………………… 实验二十二涡流式传感器的转速测量实验………………………… 实验二十三温度传感器及温度控制实验(AD590) ………………… 实验二十四K型热电偶的温度控制实验…………………………… 2 PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建29 30 33