请勿带走！！！
传
感
器
系
列
实
验
讲
义
中国科学技术大学物理实验教学中心
2015-09
目录
实验一电阻应变片传感器DIY电子秤 ................................................................... 实验二DIY温度控制系统&测记忆合金的恢复温度 ............................................. 实验三压力传感器..................................................................................................... 实验四气敏传感器..................................................................................................... 实验五热释电传感器.................................................................................................
实验要求
目前传感器实验有5个系列实验（见下表），共30套设备，实验时要求每人操作一套设备。实验课的基本任务是每人至少要完成2个实验，其中标“★”号是要求必做的实验，可以完成多于2个实验。为了确保实验课程的顺利运行，超过16:30或者21:30后，原则上不安排基本任务之外的实验。
实验一电阻应变片传感器DIY电子秤
实验目的
1、了解电阻应变片的组成、结构
2、了解直流电桥的应用
3、DIY电子秤称重的原理
实验仪器
直流电源悬臂梁（已贴应变片）电子秤底座（已焊好接线柱）
托盘1个1000 Ω电阻3个C形砝码6个
待测物1个香蕉插头6个螺丝刀1把
导线2根万用表1台（公用）
实验原理
1、电阻应变式传感器的结构
右图中的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。
2、电阻应变式传感器的原理
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，有的表面受到拉伸，有的表面受到压缩。所以受到拉伸的电阻阻值变大，受到压缩电阻阻值变小。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）。
实验中采用如下图的电桥电路，电源电压为E，桥臂电阻均取1000.0Ω，悬臂梁未受力时应变片阻值R=1000.0Ω。根据伏安关系可求得桥电压U与应变片电阻R之间近似满足以下关系：
42E R E R R
U U U E R
R R
???=?
=?
=?
实验内容
1、 自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、 利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、 依次增加砝码，测量单臂电桥的M~U 定标曲线。有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。 提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、 测量待测物体的质量。
5、 分别连接半桥、全桥电路，重复1~3步。
6、 比较三种电路的灵敏度。
7、 实验总结
实验二DIY温度控制系统&测量记忆合金的恢复温度
实验目的
1、了解Cu50测温度的原理
2、DIY一个实用的温度控制系统
3、测量记忆合金的恢复相变温度
实验仪器
智能温控仪温度传感器固态继电器电热炉烧杯
记忆合金弹簧镊子直尺螺丝刀导线
实验原理
本实验首先用温度传感器Cu50或Pt100、智能温控仪、固态继电器、电热炉等元件搭建一套实用的温度控制系统，再利用该系统测量记忆合金的恢复温度。
温度控制系统的原理图如下图所示
1、温控仪
温控仪是调控一体化智能温度控制仪表，它采用了全数字化集成设计，具有温度曲线可编程或定点恒温控制、PID调节、开关量输出、报警、实时数据查询、与计算机通讯等功能。通过温度传感器对待测温度自动进行采样、即时监控，当环境温度高于控制设定值（SV）时控制电路启动，可以设置控
制回差。如温度还在升，当升到设定的超限报警温度点时，启动超限报警功能。
2、PID调节
现代的自动控制技术基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
3、温度传感器Cu50
Cu50是铜热电阻，在一定温度范围内，其阻值会随着温度的变化而线性改变。Cu后的50即表示它在0℃时阻值为50欧姆（类推Pt100）。铜热电阻的线性较好、价格低、电阻率低，因而体积较大，热响应较慢，常用于-50~150℃范围的温度测量，其分度表见表1。
表1、Cu50热电阻分度表
4、固态继电器
固态继电器（SSR）是具有隔离功能的无触点电子开关，用隔离器件实现控制端与负载端的隔离。SSR 的输入端用微小的控制信号，实现驱动大电流负载的目的。在开关过程中无机械接触部件，因此SSR 除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，输入功率小，灵
敏等许多优点。目前已广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、电炉加温控制、电机控制、数控、遥控、工业自动化等领域。
5、记忆合金
记忆合金是一种原子排列很有规则马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。此外，记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点，因此应用十分广泛。
实验内容
1、按照温度控制系统示意图连接线路。
警示：为避免触电，严禁移除贴在智能温控仪和固态继电器上的密封胶带！
2、向烧杯内倒入约2 cm深的自来水。
警示：请檫干烧杯底部水滴。为避免烫伤，严禁用手触摸电热炉的金属部分！
3、将温度传感器浸入水中，接通电源。
4、设置智能温控仪的SV=50 ℃，电热炉的档位设置在2档与3档之间，此时，应能看到电热炉开
关旁边的加热灯闪烁。
警示：请爱惜实验仪器，防止电热炉烫伤导线外皮！
5、将记忆合金拉伸到6 cm左右，放入烧杯中。
6、记录弹簧长度L与水温T之间的关系曲线，确定记忆合金的恢复温度。
提示：若经过20分钟加热，实测温度(PV)始终不能达到SV=50 ℃，可将电热炉档位升至3档位置。
7、实验总结
实验三 压力传感器
实验目的
1、了解压阻式压力传感器的组成、结构
2、了解压阻式压力传感器测量气压的原理
3、DIY 压力传感器控制感应灯和报警器 实验仪器
MPX5100压力传感器
电磁继电器 二极管
三极管
发光二极管 蜂鸣器
直流稳压电源 导线
实验原理
利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制（见加速度计）。
1、MPX5100压阻式压力传感器
2、电磁继电器
A B C
D
E
F
K
①模拟信号输出
②接地 ③接5V 直流电
源正极
④负压端口
⑤正压端口
继电器Ａ、B端等势，C、D端间为螺线管，E为长闭端，F为长开端。C、D端接入控制继电器开关的电路，A（或B）、F端接入被继电器控制的电路。当C、D端无电流经过时，继电器内螺线管中也无电流，其内开关K与E相接，A（或B）、F间为断路。当C、D端有足够大的电流经过时，继电器中螺线管产生的磁场使开关K断开E而接通F，A（或B）、F间便可接通。
3、二极管
二极管具有单向导通性，起关闭开关后给继电器放电作用。
4、三极管
三极管有Ｅ、B、C三个极，接法如图所示
C
B
E
三极管实物及电路图
本实验中，三极管起开关作用，B、E间电压小于约0.6V时，三极管E、C间为断路，B、E间电压大于约0.6V时，三极管E、C间接通。
实验内容：
一、传感器压力与电压的标定（P-U）
实验电路图
1) 将气压传感器正压端口与气管相连，并将气管与血压计球相连（如图所示）。
2) 真空压力表示数为0时记录下电压表示数，然后用血压计球慢慢向瓶内充气，真空压力
表示数每增加0.01MPa时，记录电压表示数，达到最大压力（小于0.1MPa）。
3) 再用血压计球慢慢向瓶外放气，真空压力表示数每减0.01MPa，记录下此时电压表示数，直至真
空压力表示数为0。
4) 将充放气两次同一气压对应电压表示数取平均值，作为测量值，绘出电压表示数U与瓶内气压P
关系图，并作出拟合直线。
二、压力感应灯和报警电路
1) 将气压传感器正压端口与气管相连，并将气管与血压计球相连。
2) 按照下图连接电路，检查无误后接通电源。
压力感应灯和报警电路
3) 用血压计球对湿化瓶充气，使蜂鸣器报警，发光二极管发光。
注意事项
1）实验时切勿摔碰真空压力表头，以防表头漏气
2）直流电源应控制在5V左右，不能过大，以免烧坏传感器、三极管及发光二极管。
3）瓶内气压应控制在0.1MPa以下，不应过大，以免破坏传感器。
实验四气敏传感器
实验目的
1、了解半导体传感器的组成、结构
2、了解半导体传感器测量气体的原理
3、DIY气敏传感器控制感应灯和报警器
实验仪器
MQ-3气敏传感器电磁继电器二极管三极管
发光二极管蜂鸣器直流稳压电源导线
实验原理
气敏传感器是指能够采集气体的某些信息（如：浓度、种类）并把采集到的信息转化为人们更易别的信号（如电信号、声信号、光信号、数字信号等）的元件或装置。气体传感器可分为物理类气体传感器和化学类气体传感器，其中物理类气体传感器包括热电传感器、压电传感器等，而化学类气体传感器包括半导体气敏传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器等。目前化学类气体传感器中使用最多是半导体气敏传感器。由于它具有灵敏度高、响应时间长、恢复时间短、使用寿命长、成本低等特点，广泛应用于防灾报警，如可制成液化石油气、天燃气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等
方面的报警器；也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对O
2、CO
2
等气体的测量；生活中则
可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。
1、MQ-3气敏传感器，对乙醇十分敏感。
MQ-3气敏探头MQ-3传感器模块电路图
本实验中，只需用正极、负极和A O输出三个引脚，即将电源的正负极接在正负极两个引脚上，用A O 输出引脚进行模拟信号输出。
2、电磁继电器
继电器Ａ、B 端等势，C 、D 端间为螺线管，E 为长闭端，F 为长开端。C 、D 端接入控制继电器开关的电路，A （或B ）、F 端接入被继电器控制的电路。当C 、D 端无电流经过时，继电器内螺线管中也无电流，其内开关K 与E 相接，A （或B ）、F 间为断路。当C 、D 端有足够大的电流经过时，继电器中螺线管产生的磁场使开关K 断开E 而接通F ，A （或B ）、F 间便可接通。 3、二极管
二极管具有单向导通性，起关闭开关后给继电器放电作用。 4、三极管
三极管有Ｅ 、B 、C 三个极，接法如图所示
三极管实物及电路图
本实验中，三极管起开关作用，B 、E 间电压小于约0.6V 时，三极管E 、C 间为断路，B 、E 间电压大于约0.6V 时，三极管E 、C 间接通。
C
B
E
A B C
D
E
F
K
实验内容
一、传感器测量气体浓度与电压标定(C-U)
1）按图所示连接电路，用水杯量取200ml水，将MQ-3传感器接入杯盖上，检查无误后接通电源。
实验电路图
2）待万用表直流电压档示数稳定后，记录下该示数，作为没加乙醇时传感器输出电压。再按下表依次用注射器取少量乙醇，从容器小孔中注入容器，轻微振动容器，使乙醇溶解均匀，待电压表示数几乎稳定后，记录下电压表示数，直至总共加入1.5ml乙醇。
加入乙醇体积V/ml 0 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5
传感器输出电压
U RL/V
3）画出传感器输出电压U RL与容器内乙醇溶液浓度C的关系曲线
二、气敏感应灯和报警电路
1）按图示连接实验电路，接通电源。
气敏报警电路图
传感器原理及应用
CSY－998系列传感器实验台 主要技术参数、性能及说明 CSY系列传感器系统实验仪是集被测体、各种传感器、信号激励源、处理电路和显示器于一体，组成一个完整的测试系统。 实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。传感器位于实验工作台右边，装在圆盘式工作台的四周，依次为（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。光纤传感器的一端已固定在“光电变换器”上，另一端为活动的圆柱形探头，可根据要求加以固定。 一、传感器安装台部分： 双平行振动梁的自由端及振动 圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微 头或激振线圈接入低频激振器VO 可做静态或动态测量。 应变梁：应变梁采用不锈钢片， 双梁结构端部有较好的线性位移。 传感器： 1．应变式传感器 箔式应变片阻值：350Ω，应变 系数：2。 2．热电偶（热电式） 直流电阻：10Ω左右，由两个铜 一康铜热电偶串接而成，分度号为T冷端温度为环境温度。 3．差动变压器 量程：≥5mm，直流电阻：5Ω－10Ω由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。 4．电涡流位移传感器 量程：3mm，直流电阻：1Ω－2Ω，多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。 5．霍尔式传感器 日本JVC公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。量程：±1mm。 6．磁电式传感器 直流电阻：30Ω－40Ω，由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：0.5v／m／s。 7．压电加速度传感器 PZT－5双压电晶片和铜质量块构成。谐振频率：＞－10KHz。 8．电容式传感器 量程：＋5mm，由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容传感器。 9．压阻式压力传感器
pH 值传感器 (型号：PH-BTA或PH-DIN) 所有传统的pH 计的实验或示范都可以用我们的pH 值传感器。使用此传感器更 可以自动采集数据、作图表、数据分析等功能。它的典型应用是：研究家庭常见的 酸和碱、酸碱滴定、在化学反应、水族箱内光合作用过程中监测pH 的变化、研究 酸雨和缓冲液、河流和湖的水质分析等。 威尼尔(Vernier) 有多本实验手册都有各种使用pH 值传感器的实验。 化学使用威尼尔 水质使用威尼尔 生物使用威尼尔 物理科学威尼尔 初中科学使用威尼尔 科学使用掌上电脑 高级化学使用威尼尔 用pH 值传感器采集数据 以下是使用pH 值传感器的一般操作流程： 数据采集软件 此传感器可以与一个界面以及以下的数据采集软件一起使用。 ?Logger Pro 3 这个计算机程序可配合LabQuest、LabPro、或威尼尔动手做！连接使用。?Logger Pro 2 这个计算机程序可配合ULI 或Serial Box Interface 使用。 ?Logger Lite 这个计算机程序可配合LabQuest、LabPro、或威尼尔动手做！连接使用。?LabQuest App 这个程序是当单独使用LabQuest 时配合使用的。 ?EasyData App 这个TI-83+ 和TI-84+ 计算器应用可配合CBL 2、LabPro、和威尼尔EasyLink 一起使用。我们建议使用2.0 或更新的版本，您可以从威尼尔的网站， https://www.doczj.com/doc/3512370058.html,/easy/easydata.html，下载，然后转移到计算器上。查看威尼尔的网站，https://www.doczj.com/doc/3512370058.html,/calc/software/index.html，可得到更多有关应用与程序转移指南的信息。?DataMate 程序采用DataMate 配合LabPro 或CBL 2 与以下计算器使用：TI-73、TI-83、TI-86、TI-89、和Voyage 200。在LabPro 和CBL 2 的使用说明书中可看到将程序转移到计算器的指示。 1如果你是配合ULI 或SBI 使用Logger Pro 2，pH 值传感器是不能自动识别的。在探头与传感器文件夹中打开一个pH 值传感器的实验文件。
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。
成都理工大学工程 技术学院 单片机课程设计报告 数字温度计设计
摘要 在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。 关键词：单片机，数字控制，数码管显示，温度计，DS18B20，AT89S52。
目录 1概述 (4) 1.1设计目的 (4) 1.2设计原理 (4) 1.3设计难点 (4) 2 系统总体方案及硬件设计...................................................... 错误！未定义书签。 2.1数字温度计设计方案论证 (4) 2.2.1 主控制器 (5) 2.4 系统整体硬件电路设计 (7) 3系统软件设计 (8) 3.1初始化程序 (8) 3.2读出温度子程序 (9) 3.3读、写时序子程序 (10) 3.4 温度处理子程序 (11) 3.5 显示程序 (12) 4 Proteus软件仿真 (13) 5硬件实物 (14) 6课程设计体会 (15) 附录1： (14) 附录2: (21)
1概述 1.1设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。 1.2设计原理 本系统是一个基于单片机AT89S52的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50℃—110℃度。整个设计系统分为4部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89S52为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED采用三位一体共阳的数码管。 1.3设计难点此设计的重点在于编程，程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警，其外围电路所用器件较少，相对简单，实现容易。 2 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 2.2总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用3位共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
光电传感器测转速实验 实 验 指 导 书
简 介 一、本实验装置的设计宗旨： 本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。 二、光电传感器测转速实验实验装置 1．传感器实验台部分 2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）； 3．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源； 4．处理电路模块部分：差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。 三、主要技术参数、性能及说明： （1）光电传感器：由一只红外发射管与接收管组成。 （2）差动放大器：通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构，增益为100~1倍的直流放大器。 （3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带kHz 10~0。 （4）19JK -型直流恒压电源部分：直流V 15±，主要提供给各芯片电源： V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出，提供给实验时的直流激励源；V 12~0：A 1ax Im =作 为电机电源或作其它电源。 光电传感器测转速实验 【实验原理】 如图所示：光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。
发射管发射红外光经电机转动叶片间隙，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经转换测出其频率，。 图1 【实验目的】 了解光电传感器测转速的基本原理及运用。 【实验仪器】 如图所示，光电式传感器、JK-19型直流恒压电源、示波器、差动放大器、电压放大器、频率计和九孔实验板接口平台。 图2 图3 【实验步骤】 1．先将差动放大器调零，按图1接线；
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
2012/4/29
彩色线阵CCD传感器系列实验 实验时间：2012年4月27日星期五 （一）实验目的： 1．了解并学习CCD的使用、驱动原理和功能特性等。 （二）实验内容： 1．本实验共分为以下四个实验部分，主要内容为: 1）线阵原理及驱动 2）特性测量实验 3）输出信号二值化 4）线阵CCD的AD数据采集 （三）实验仪器： 1．双踪迹同步示波器（带宽50MHz以上）一台， 2．彩色线阵CCD多功能实验仪YHCCD－IV一台 3．实验用PC计算机及A/D数据采集基本软件 （四）实验结果及数据分析： 一、线阵原理及驱动 1）驱动频率与周期 表格 1 驱动频率与周期实验结果
由于对不同驱动频率示值，对应不同驱动频率，当显示数值为0时，f=1Mhz；为1时，f=500Khz；为2时，f=250Khz；为3时，f=125Khz； 对应F1，F2频率始终是驱动信号的8分之一，而RS则为F1，F2频率的2倍； 现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系； 2）积分时间测量 表格 2 积分时间测量结果 现象及数据分析：由上图可知，在同一频率档位上，随着积分时间档位的增长，FC周期逐渐增加；对于同一积分档位，考虑到驱动频率间的关系，FC周期恰好成倍数关系； 二、特性测量实验 表格 3 输出信号幅度与积分时间的关系0档
对应曲线： 图表 1 输出信号幅度与积分时间的关系0档 表格 4 输出信号幅度与积分时间的关系 1档
图表 2 输出信号幅度与积分时间的关系1档 表格 5 输出信号幅度与积分时间的关系2档
ATOS物联网传感器实验系统 使用说明书 上海讯连电子科技发展有限公司 2011年10月
目录 1概述 (4) 1.1背景 (4) 1.2应用领域与使用对象 (4) 1.4参考方案 (4) 1.5术语与缩写解释 (4) 2系统综述 (5) 2.1传感器分类 (5) 2.2软件系统功能简介 (5) 2.3性能 (6) 2.4版权声明 (6) 3运行环境 (6) 3.1硬件设备要求 (6) 3.2支持软件 (6) 4软件操作说明 (7) 4.1安装以及使用前的准备 (7) 4.2 软件启动与登陆 (7) 4.2.1功能描述 (7) 4.2.2界面字段解释 (7) 4.2.3操作说明 (8) A）串口配置功能Serial (8) B）进入实验按钮功能Experiment (10) B1：实验一温湿度传感器实验 (11) B2：实验二光强传感器实验 (14) B3：实验三流量传感器实验 (17) B4：实验四霍尔传感器实验 (20) B5：实验五压力传感器实验 (23) B6：实验六气体压力传感器实验 (26) B7：实验七雨滴传感器实验 (29) B8：实验八火焰传感器实验 (32) B9：实验九震动传感器实验 (35) B10：实验十噪声传感器实验 (38) C）进入图书资源按钮功能Library (41) C1：资料一TINYOS开发环境 (42) C2：资料二WINCE平台 (43) C3：资料三Zigbee开发环境 (43) C4：资料四辅助工具 (44) C5：资料五驱动程序 (44) C6：资料六芯片和传感器手册 (45)
C7：资料七演示中心 (45) C8：资料八应用软件源码 (46) D）退出程序按钮 (46) 4.3 LabVIEW函数库 (47) 4.3.1函数库介绍 (47) 4.3.2如何编写一个应用程序 (49) 4.3.3 应用范例 (49) 5.0出错处理和恢复 (49)
《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。
33传感器原理及应用实验报告 实验人：程昌 09327100 合作人：雷泽雨 09327104 理工学院光信息科学与技术 实验时间：2011年5月20日，5月27日 实验地点：1号台 【实验目的】 1．了解传感器的工作原理。 2，掌握声音、电压等传感器的使用方法。 3．用基于传感器的计算机数据采集系统研究电热丝的加热效率。 【实验仪器】 PASCO公司750传感器接口1台，温度传感器1只，电流传感器1只，电压传感器1只，声音传感器1只，功率放大器1台，电阻1只(1k)，电容1只（非电解电容，参数不限），二极管1只（非稳压二极管，参数不限），导线若干。 【安全注意事项】 1、插拔传感器的时候需沿轴向平稳插拔，禁止上下或左右摇动插头，否则易损坏750接口。 2、严禁将电流传感器（Current sensor）两端口直接接到750接口或功率放大器的信号输出 端，使用时必须串联300欧姆以上的电阻。由于电流传感器的内阻很小，直接接信号输出端则电流很大，极易损坏。 3、测量二极管特性时必须串联电阻，因为二极管的正向导通电压小于1V，不串联电阻则电 流很大，容易烧毁，也易损坏电流传感器。 【原理概述】 传感器(sensor或transducer)有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器，是指那些对被测的某一物理量、化学量或生物量的信息具有感受与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。为了与现代电子技术结合在一起，通常都转换为电信号，特别是电压信号，从而将各种理化量的测量简化为统一的电压测量，易于进一步利用计算机实现各种理化量的自动测量、处理和自动控制。现在，传感技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一，与信息技术、计算机技术并称为支撑整个现代信息产业的三大支柱。有关传感器的研究也得到深入而广泛的关注，在中国期刊全文数据库中可检索到超过2万篇题目中包含“传感器”三字的论文。因此，了解并掌握一些有关传感器的基本结构、工作原理及特性的知识是非常重要的。
目录 实验一电阻应变式传感器位移测量、温度补偿和性能比较 (4) 实验二差动变压器的标定和振动测量 (9) 实验三热电式传感器――热电偶 (11) 实验四电容式传感器特性 (13) 实验五光纤位移传感器――位移测量 (14) 使用说明 CSY10B传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。其特点是集被测体、各种传感器、信号激励源、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。通过实验指导书所提供的数十种实验举例，能完成包含光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的测试实验。通过这些实验，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成有直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发出新的实验内容。 实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。 一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副平行式悬臂梁和一个称重台。悬臂梁梁上装有半导体式应变片。称重台平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。其中六片为金属箔式片（BHF-350）。横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。 实验工作台右边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。圆盘周围一圈安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。 电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L。绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。 电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围≥3mm。 磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。 霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm。 电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围>1mm。 两副平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由“激振I”带动，左边平行式悬臂梁由“激振II”带动。 为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15V直流电源，打开加热开关即能加热,工作时能获得高于温度30℃左右的升温。 以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最上端一排。 实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关以及激振转换开关。 测微头装在右边的支架上。
CSY-2000系列传感器与检测技术实验台 编写：吴爱平审核：孙士平 一、设备名称： 传感器与检测技术实验台 二、型号/规格： CSY-2000 三、生产厂家： 浙江高联科技开发有限公司 杭州高联信息技术有限公司 四、操作面板： 五、功能说明： CSY2000系列传感器与检测技术实验台，主要用于各大专院校开设的“自动检测技
术”“传感器原理与技术”“工业自动化控制”“非电量电测技术”等课程的教学实验。CSY2000系列传感器与检测技术实验台上是采用最新推出的模块化结构的产品。希望通过实验能让学生加强对书本知识的理解，并在实验进行的过程中，通过信号的拾取、转换、分析掌握作为一个科技工作者应具备的基本的操作技能与动手能力。 CSY2000系列传感器与检测技术实验台由主控台、三源板（温度源、转动源、振动源）、传感器（基本型18个、增强型23个）、相应的实验模板等四部分组成。 （1） 主控台部分，提供高稳定直流稳压电源、音频信号源、低频信号源、气压源，其中电源、音频、低频均具有断路保护功能；主控台面板上还装有电压、气压、 频率、转速的3位半数显表及计时表、RS232计算机串行接口、流量计、漏电 保护器。高精度温度转速两用仪表，调节仪置内为温度调节、置外为转速调节。 （2） 三源板提供振动源、转动源、加热源。 （3） 传感器：基本型传感器包括：电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式传感器、霍尔式传感器、霍尔式转速传感器、磁电式传感器、压 电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、 100铂电阻、Cu铜电阻、湿敏传感器、气敏传感器K型热电偶、E型热电偶、P t 共十八个。 （4） 实验模块部分提供相应的实验电路。普通型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相/相敏检波/滤波十个 模块。 六、参数指标： 直流电源： ±15V、＋5V、±2V±4V±6V±8V±10V ＋2V∽＋24V连续可调 音频信号源（音频振荡器）：1KHZ∽10KHZ 低频信号源（低频振荡器）：1HZ∽30HZ 气压源：0∽20kpa 振动频率：1HZ∽30HZ 转速：0－2400转/分 加热源：常温∽150℃（可调）
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 ++++++??= ???
电涡流传感器系列实验 实验一：电涡流传感器的静态标定 摘要：电涡流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，在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）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。① 1实验目的 了解电涡流式传感器的原理及工作性能 2实验所用仪器设备 涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、涡流传感器、示波器、振动平台、主副电源② 3实验原理 通以高频电流的线圈产生磁场，当有导体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体的材料以及和线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。② 4实验步骤 （1）装载好传感器 （2）连接电路，电压表置于20V档，开启主副电源 （3）用示波器观察涡流变换器的输入端波形 （4）调节传感器的高度值，改变高度，记下示波器及电压表的示数 5实验结果与分析 (1)涡流变换器输入端的波形为正弦波，示波器的时基为0.2μs/cm (2)改变传感器的高度值，记录电压表示数，记录如下表 X(mm) 16.150 16.050 15.950 15.850 15.750 15.650 15.550 15.450 Vp-p(v) 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 V(v) -4.10 -4.14 -4.18 -4.21 -4.24 -4.27 -4.31 -4.33 V—X曲线如下图所示
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。
请勿带走！！！ 传 感 器 系 列 实 验 讲 义 中国科学技术大学物理实验教学中心 2015-09
目录 实验一电阻应变片传感器DIY电子秤 ................................................................... 实验二DIY温度控制系统&测记忆合金的恢复温度 ............................................. 实验三压力传感器..................................................................................................... 实验四气敏传感器..................................................................................................... 实验五热释电传感器.................................................................................................
实验要求 目前传感器实验有5个系列实验（见下表），共30套设备，实验时要求每人操作一套设备。实验课的基本任务是每人至少要完成2个实验，其中标“★”号是要求必做的实验，可以完成多于2个实验。为了确保实验课程的顺利运行，超过16:30或者21:30后，原则上不安排基本任务之外的实验。
实验一电阻应变片传感器DIY电子秤 实验目的 1、了解电阻应变片的组成、结构 2、了解直流电桥的应用 3、DIY电子秤称重的原理 实验仪器 直流电源悬臂梁（已贴应变片）电子秤底座（已焊好接线柱） 托盘1个1000 Ω电阻3个C形砝码6个 待测物1个香蕉插头6个螺丝刀1把 导线2根万用表1台（公用） 实验原理 1、电阻应变式传感器的结构 右图中的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。 2、电阻应变式传感器的原理 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，有的表面受到拉伸，有的表面受到压缩。所以受到拉伸的电阻阻值变大，受到压缩电阻阻值变小。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）。 实验中采用如下图的电桥电路，电源电压为E，桥臂电阻均取1000.0Ω，悬臂梁未受力时应变片阻值R=1000.0Ω。根据伏安关系可求得桥电压U与应变片电阻R之间近似满足以下关系：
实验报告2 ――光电传感器测距功能测试 1．实验目的： 了解光电传感器测距的特性曲线； 掌握LEGO基本模型的搭建； 熟练掌握ROBOLAB软件； 2．实验要求： 能够用LEGO积木搭建小车模式，并在车头安置光电传感器。能在光电传感器紧贴红板，以垂直红板的方向作匀速直线倒车运动过程中进行光强值采集，绘制出时间－光强曲线，然后推导出位移－光强曲线及方程。 3．程序设计： 编写程序流程图并写出程序，如下所示：
ROBOLAB程序设计： 4．实验步骤： 1)搭建小车模型，参考附录步骤或自行设计（创新可加分）。 2)用ROBOLAB编写上述程序。 3)将小车与电脑用USB数据线连接，并打开NXT的电源。点击ROBOLAB 的RUN按钮，传送程序。 4)取一红颜色的纸板（或其他红板）竖直摆放，并在桌面平面与纸板垂直 方向放置直尺，用于记录小车行走的位移。 5)将小车的光电传感器紧贴红板放置，用电脑或NXT的红色按钮启动小 车，进行光强信号的采样。从直尺上读取小车的位移。 6)待小车发出音乐后，点击ROBOLAB的数据采集按钮，进行数据采集， 将数据放入红色容器。共进行四次数据采集。 7)点击ROBOLAB的计算按钮，分别对四次采集的数据进行同时显示、平 均线及拟和线处理。 8)利用数据处理结果及图表，得出时间同光强的对应关系。再利用小车位 移同时间的关系（近似为匀速直线运动），推导出小车位移同光强的关 系表达式。 5．调试与分析 a)采样次数设为24，采样间隔为0.05s，共运行1.2s。采得数据如下所示。
b)在ROBOLAB的数据计算工具中得到平均后的光电传感器特性曲线，如图所示： c)对上述平均值曲线进行线性拟合，得到的光强与时间的线性拟合函数：
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。
Sea-Bird 911 plus CTD温盐深探测系统技术手册 东方红2号船实验室 2003年7月
第一部分系统简介 Sea-Bird 911 plus CTD温盐深探测系统是由美国Sea-Bird公司生产的，目前世界上最先进的海洋水文调查仪器之一。本系统包括水下单元（SBE 9plus）、甲板单元（SBE 11plus）和采水系统（CAROUSEL WATER SAMPLER）三部分。水下单元由铠装电缆与甲板单元相连，并通过装有Sea-Bird公司提供的CTD数据采集软件的计算机，对整套系统进行设置和操作，所采集的数据实时显示在计算机屏幕上，并实时进行纪录。 具体技术指标如下： 一、水下单元（SBE 9plus） SBE 9plus为Sea-Bird 911 plus CTD系统的水下单元，可与SBE 11plus组成SBE 911plus CTD直读式CTD。也可与SBE 17plus V2 SEARAM组成SBE 917plus CTD自容式CTD。主机采用模块化设计，易于更换及维护。 SBE 9plus共提供5路频率输入，压力传感器1路，温度和电导传感器各2路。另外还为附加传感器提供了8路扩展电压信号输入。 1、温度传感器 此传感器采用压力保护（pressure-protected）高速(high-speed)热敏电阻，电路部分采用Wein bridge oscillator电路。Wein bridge oscillator电路中热敏电阻为感应部分，其余由一个高精度电阻和两个有极性电容，另外还有一个晶振组成。此电路区别与一般电桥的地方就是多了一个晶振。晶振的特性是它会根据不同的输入电压输出不同频率的电信号而且质量好的晶振精度很高。从这个意义上讲它使传感器的精度更高。环境温度变化可引起热敏电阻阻值变化，因此引起电压及晶振输出频率的变化，通过温度、阻值、电压和频率之间的一一对应关系在经过简单的运算即可得出对应的温度值。 2、电导传感器 电导传感器的原理与温度传感器相同，不同之处就是热敏电阻替换成电解池（Cell resistance）。海水不同的电导率对应Cell resistance相应的电压输出。 3、压力传感器 压力传感器采用Paroscientific Digiquartz 压力传感器，核心部分可能是一种可将外来压力直接转换为频率信号的晶体，不同于温度和电导传感器是在电路中并联晶振。此传感器较其它传感器有很好工作特性，但价格昂贵。 以上三个传感器均提供一路变频信号输出至主机即SEB plus 9 CTD，每个传感器使用两个12位高速并行输出计数器，一个用于累计每一个采样周期晶振产生脉冲的个数，另一个记录采样时间，并将数据传输至甲板单元，甲板单元将此数据转化为晶振原始频率。每个计数器可累计4096个脉冲，最小采样周期为1/24s，因此传感器最大输出频率不得超过F=4096/(1/24)=98304Hz。 4、高度传感器 发射频率200kHz 发射脉宽250ms 量程100m 最大倾角14度 模拟输出0～5VDC 数字输出RS-232，波特率（可选）9600，4800，2400或1200