最新传感器原理与应用实验指导书

使用说明CSY系列（本实验室是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。

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。

实验仪的传感器配置及布局是：一、位于仪器顶部的实验工作台部分实验工作台左边有一平行式悬臂梁，梁上装有半导体应变式、热敏式、P-N 结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。

半导体应变片：平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有二片半导体应变片，受力工作片分别用符号和表示。

灵敏系数为130。

热电式（热电偶）：上梁表面安装一支K分度标准热电偶，冷端温度为环境温度。

分度表见实验指导书。

热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为8~10K。

P-N结温度式：根据半导体P-N结温度特性所制成的具有良好线性范围的集成温度传感器。

压电加速度式：位于悬臂梁自由端部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。

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）：由一个初级线圈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。

《传感器原理与应用》实验指导书朱蕴璞王芳编写孔德仁审定南京理工大学实验须知1. 传感器实验仪是贵重实验设备请在每个实验前认真阅读实验指导书，尤其是每个实验最后的实验注意事项。

2. 实验仪器电源的开关原则：连接测量线路，确认准确无误后，开启仪器电源；实验完毕，关闭仪器电源，拆除测量线路。

3. 稳压电源不可对地短路。

4. 实验过程中，心要细、动作要轻，不可有强制性机械动作出现。

5 •实验严格按操作规程进行，否则，出现损坏责任自负。

6.实验完毕，请一切恢复到实验前的状态，然后离开实验室。

实验一传感器静态标定实验......... ••••••A5实验二应变式传感器特性实验.............................. -10实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式位移传感器特性实验••…实验四重量测量实验（选做） (25)实验五转速测量实验29实验六温度实验34实验一传感器静态标定实验（注：“压力传感器的静态标定及特性指标的求取”与“光纤位移传感器静态标定及特性指标求取“两实验取 其1。

）压力传感器的静态标定及特性指标的求取1、 实验目的掌握压力传感器静态标左的基本方法以及压力传感器的静态特性指标的求取。

2、 实验内容（1） 组建压力测试系统：（2） 学习压力测试系统的标立过程； （3） 计算压力测试系统静态特性指标。

3、 实验原理及方法活塞压力计r 被标传感器（电阻应变仪）数字万用表图1压力传感器标左系统原理图2压力传感器标左系统构成4、实验仪器设备活塞压力计一台，数字万用表一只，动态电阻应变仪一台，压力表一只。

5、实验步骤（1） 反复排除活塞压力计油腔内的空气，最后将压力泵手轮摇岀。

（2） 把压力传感器装在活塞压力计的联接螺帽上，关闭油杯。

指示。

手轮;准压力值由压力表（3）传感器输岀接入可调零的桥盒，电桥输出接入数字万用表。

当输岀量很小，无法直接用万用表测得时, 可先将传感器接入动态电阻应变仪桥盒（注意电桥的连接），桥盒的另一端连线接应变仪输入（选择一个通道）：将应变仪专用电源接好：电阻应变仪电压输出接数字万用表。

传感器（检测与转换）实验指导书李欣编著目录实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 (3)实验二电阻式传感器的半桥性能实验 (6)实验三电阻式传感器的全桥性能实验 (8)实验四变面积式电容传感器特性实验 (10)实验五差动式电容传感器特性实验 (13)实验六差动变压器的特性实验 (14)实验七自感式差动变压器的特性实验 (16)实验八光电式传感器的转速测量实验 (18)实验九接近式霍尔传感器实验 (20)实验十涡流传感器的位移特性实验 (22)实验十一温度传感器及温度控制实验(AD590) (24)实验十二超声波传感器的位移特性实验 (27)附录一计算机数据采集系统的使用说明 (29)附录二检测与转换技术(传感器)实验台使用手册 (31)实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。

2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。

3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。

二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。

三、实验原理及电路1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。

通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。

2、电阻应变式传感如图1-1所示。

传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。

11─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压U O＝EKε，E为电桥转换系数。

图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图四、实验步骤1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示15mm 左右。

实验三差动变压器测量系统组成及标定方法一、差动变压器性能所需单元及部件：音频震荡器、测微头、示波器、主副电源、差动放大器、振动平台。

有关旋钮初始位置：音频震荡器4KHz—8KHz之间，双线示波器第一通道灵敏度500div，第二通道灵敏度10mV/div，触发选择打到第一通道，主副电源关闭。

实验步骤：1.根据图10接线，将差动变压器、音频震荡器（必须为LV输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。

开启主副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器原边线圈音频震荡器激励信号峰值为2V。

2.转动测微头使测微头与振动平台吸合。

再向上转动测微头5mm，使振动平台往上位移。

3.往下旋动测微头，使振动平台产生位移。

每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度S。

S=△V/△X(式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化)，作出V—X关系曲线。

思考：1.根据实验结果，指出线性范围。

2.当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？3.用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？二、差动变压器零点残余电压的补偿实验目的：说明如何用适当的网络对残余电压进行补偿所需单元及部件：音频震荡器、测微头、电桥、差动变压器、差动放大器、双线示波器、振动平台、主副电源。

有关旋钮的初始位置：音频震荡器4KHz—8KHz之间，双线示波器第一通道灵敏度500mV/div，第二通道灵敏度1v/div，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到最大。

实验步骤：1.根据图11接线，音频震荡器必须从LV输出，W1，W2，r，c为电桥单元中调平衡网络。

C电桥平衡网络2.开启主副电源，利用示波器，调整音频震荡器幅度钮使示波器一通道显示出为2伏峰值。

调节音频震荡器频率，使示波器二通道波形不失真。

实验一热电偶测温实验一、实验目的：了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器：智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。

三、实验原理：智能调节仪控制温度实验图45-21．在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图45-2接线。

2．将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。

3．按住3秒以下，进入智能调节仪A菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。

当LOCK等于0或1时使能，设置温度的设定值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。

否则提示“”表示已加锁。

再按3秒以下，回到初始状态。

热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图50-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。

图50-1（a）图50-1（b）两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。

当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势E T，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图50-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。

实验表明，当E T较小时，热电势E T与温度差（T-T0）成正比，即E T=S AB（T-T0）（1）S AB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。

热电偶的基本定律：（1）均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。

（2）中间导体定律用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势E AB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。

电工电子实验中心实验指导书传感器原理及应用实验教程目录目录实验一应变片直流全桥的应用—电子秤实验................................................. - 1 -实验二差动变压器测位移实验....................................................................... - 9 -实验三霍尔传感器测位移和转速实验.......................................................... - 15 -实验四电涡流传感器测位移和振动实验 ...................................................... - 19 -实验五光电传感器控制电机转速实验.......................................................... - 25 -实验六K热电偶测温性能实验..................................................................... - 29 -实验七气敏传感器实验 ............................................................................... - 36 -实验八湿敏传感器实验 ............................................................................... - 38 -附录A CSY－2000型传感器与检测技术实验台说明书 ................................. - 41 -附录B 智能调节器简介................................................................................ - 44 -实验一应变片直流全桥的应用—电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。

传感与检测技术实验讲义实验一应变式称重传感器的应用一．实验目的：1.熟悉常用应变式力传感器的应用。

2.掌握应变片传感器的测量原理及电桥电路的应用。

二．实验仪器：稳压电源、万用表、实验箱、称重传感器模块等。

实验原理：应变式传感器是常用的测量力的传感器。

应变片式传感器是一种将测试件上的应变量转换成一种电信号的敏感器件。

当事件受力发生形变时，电阻应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化，通常采用桥式电路，然后通过放大器放大实现。

三.实验内容及测试1．不同质量砝码重量测量应变片可以测量的重量范围为0~1Kg，额定灵敏度为1.0±0.15mv/g，R1~R4组成的电桥测量电路输入阻抗为1115±10%Ω，输出阻抗为1000±10%Ω，安全过载率为150%F.S，最大工作电压为15VDC。

满量程输出电压=激励电压×灵敏度。

U1A、U1B组成放大倍数可调的差分放大电路。

测量模块面板上共有4测试点，分别连接+12V，-12V，GND，输出点U0，连接电源和地线，用万用表直流电压档测量输出端电压。

1）不放任何砝码，用万用表测量输出端电压，调整RV1,RV2，使输出电压为0；2）将不同的砝码顺序放置在测量模块测量称盘上，用万用表测量输出端电压，并将电压值记录在2.实验报告1）整理实验数据，并绘制输入输出线性图；2）将数据填写在报告上。

实验二温度传感器的应用一、实验目的：熟悉常用温度传感器并掌握温度传感器的应用。

二、实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验箱、Pt100热电阻、热敏电阻、集成电路等。

三、实验原理：温度传感器是将温度转换为电量输出的装置。

常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻、热电偶、集成温度传感器等等。

热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来进行温度的测量、控制。

四、实验内容1、热电阻的测量：测量Pt 100热电阻、热敏电阻在不同温度下的电阻值。

2、热敏电阻的应用------------过热报警器热敏电阻在电路中常作为温度控制器件使用。

实训三干黄门磁/霍尔开关传感器实验1. 实验环境♦硬件：ZIGBEE(CC2431)模块，ZIGBEE 下载调试板，配套干黄门磁/霍尔开关传感器，USB 仿真器，PC 机◆软件：IAR Embedded Workbench for MCS-512. 实验内容♦阅读U P-CUP IOT-6410 系统Z IGBEE 模块硬件部分文档，熟悉Z IGBEE 模块相关硬件接口。

♦使用I AR 开发环境设计程序，利用C C2431 的I O 中断来监测干黄门磁/霍尔开关传感器的状态。

3. 实验原理3.1 硬件接口原理◆ZIGBEE(CC2431)模块L ED 硬件接口图4.5.1 LED 硬件接口ZIGBEE(CC2431)模块硬件上设计有2个L ED 灯，用来编程调试使用。

分别连接C C2431 的P1_0、P、1_1 两个I O 引脚。

从原理图上可以看出，2 个L ED 灯共阳极，当P1_0、P1_1 引脚为低电平时候，LED 灯点亮。

♦干黄门磁/霍尔开关传感器模块硬件接口图4.5.2 干黄门磁/霍尔开关传感器硬件接口图4.5.3 ZIGBEE 模块主板J5 接口系统配套的干黄门磁/霍尔开关传感器，与ZIGBEE 模块的J5 排线相连，这样我们可以知道，干黄门磁传感器模块的信号线与ZIGBEE 模块的P0_0 IO 引脚相连，霍尔开关传感器与P0_1 IO 引脚相连。

因此我们需要在代码中将相应引脚配置成中断输入模式，来监测干黄门磁/霍尔开关传感器状态。

♦CC2431 相关寄存器表4.5.1 P0DIR 寄存器表4.5.2 P0INP 寄存器表4.5.3 PICTL 寄存器表4.5.4 P1 寄存器表4.5.5 P1DIR 寄存器以上图表列出了关于C C2431 处理器的P0 和P1 IO 端口相关寄存器，其中P0DIR、P1DIR 为I O 方向寄存器，P0INP 为P0 端口输入配置寄存器，PICTL 用来控制P0 端口中断使能和中断触发模式寄存器。

传感器原理实验指导书实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一．实验目的掌握金属箔式应变片直流电桥的原理及使用。

比较单臂、半桥、全桥的输出特性。

二．实验设备CSY—998B传感器系统实验仪所需电路单元：直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、V/F表、双平行梁测微头。

三．实验准备1．旋钮的初始位置直流稳压电源旋钮打到±4V档，V/F表打到20V档，差动放大增益旋钮打到最大处。

2．差动放大器调零用导线将正负输入端与地端连接起来，然后将输出端接到电压表的输入插口；开启主、副电源，调节差动放大器的增益到最大位置，调整差动放大器上的调零旋钮使表头在20V、2V都指示为零，关闭主副电源。

四．实验内容1．单臂电桥（1）按图接线，图中R4为金属箔式应变片，R1、R2和R3为电桥的固定电阻，r和W为调平衡电位器；（2）调整测微头使双平行梁处于水平位置（10—12mm）；（3）将直流稳压电源打到±4V档，差动放大器增益旋钮往小旋转半圈，然后旋转W1使V/F表指示为零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。

(4)向上旋转测微头，每0.5mm记录电压表读数，共记录10组数据填入下表。

2．半桥（1）调整测微头使双平行梁处于水平位置（10—12mm），保持放大增益不变。

（2）将R3换成与原应变片工作状态相反的另一应变片，形成半桥，旋转W1使表头指示为零。

(5)向上旋转测微头，每0.5mm记录电压表读数，共记录10组数据填入下表。

３3．全桥（选做）（1）调整测微头，使梁处于水平位置，保持放大器增益不变。

（2）按上图接线，调好零点。

（3）向上旋转测微头，每0.5mm记录电压表读数，共记录10组数据填入下表。

五．实验报告画出单臂、半桥、全桥时的X---V曲线，计算三种情况的灵敏度。

４实验二差动变压器的综合实验一．实验目的了解差动变压器测量系统的组成和标定方法；了解差动变压器测量振动的方法。

二．实验设备CSY——998B传感器系统实验仪、双线示波器。

传感器原理与应用实验指导书自动化工程学院目录实验一应变片单臂电桥性能实验实验二应变片半桥性能实验实验三应变片全桥性能实验实验四压阻式压力传感器测量压力特性实验实验五差动变压器的性能实验实验六差动变压器测位移特性实验实验七电容式传感器测位移特性实验实验八线性霍尔传感器测位移特性实验实验九开关式霍尔传感器测转速实验实验十磁电式转速传感器测转速实验实验十一光电传感器测量转速实验实验十二电涡流传感器测量位移特性实验实验十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验实验十四被测体面积对电涡流传感器特性影响实验* 实验十五气敏传感器实验实验十六湿度传感器实验CSY－2000型传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路(实验模板)、转动源、振动源、温度源、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。

1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V （连续可调）直流稳压电源；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数显表。

其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。

主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。

2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率3Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz～12 Hz左右）；3、转动源：手动控制0转/分～2400转／分、自动控制300～2200转／分。

4、温度源：常温～200℃。

5、气压源：0～20Kpa（连续可调）。

6、传感器：基本型有箔式应变片(350Ω)传感器(秤重200g)、扩散硅压力传感器(20Kpa)、差动变压器(±4mm)、电容式位移传感器(±2.5mm)、霍尔式位移传感器(±1mm)、霍尔式转速传感器(2400转/分)、磁电转速传感器(250转/分～2400转/分)、压电式传感器、电涡流传感器(1mm)、光纤位移传感器(1mm)、光电转速传感器(2400转/分)、集成温度(AD590)传感器(室温～120℃)、K热电偶(室温～150℃)、E热电偶(室温～150℃)、Pt100铂电阻(室温～150℃)、Cu50铜电阻(室温～100℃)、湿敏传感器(10～95％RH)、气敏传感器(50～2000ppm)等。

传感器原理及应用实验报告一、实验目的1、深入理解各类传感器的工作原理。

2、掌握传感器的性能参数和测量方法。

3、学会使用传感器进行物理量的测量和数据采集。

4、培养分析和解决实验中出现问题的能力。

二、实验设备1、压力传感器及测量电路。

2、温度传感器及测量电路。

3、位移传感器及测量电路。

4、数据采集卡及计算机。

三、实验原理（一）压力传感器压力传感器通常基于压阻效应或电容原理工作。

压阻式压力传感器是在硅片上扩散出电阻，并将其连接成电桥形式。

当压力作用于硅片时，电阻值发生变化，从而导致电桥输出电压的变化。

电容式压力传感器则是通过改变两个极板之间的距离或有效面积，从而改变电容值，进而反映压力的大小。

（二）温度传感器常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

热电偶基于塞贝克效应，由两种不同的金属组成，当两端存在温度差时，会产生热电动势。

热敏电阻的电阻值随温度变化而显著改变，通过测量电阻值可以确定温度。

（三）位移传感器位移传感器包括电感式、电容式和光栅式等。

电感式位移传感器利用线圈的电感变化来测量位移；电容式位移传感器则依据电容的变化来检测位移；光栅式位移传感器通过光栅的莫尔条纹来实现高精度的位移测量。

四、实验步骤（一）压力传感器实验1、连接压力传感器到测量电路，确保连接正确无误。

2、打开电源，对传感器进行预热。

3、施加不同大小的压力，使用数据采集卡采集输出电压数据。

4、记录压力值和对应的电压值，绘制压力电压特性曲线。

（二）温度传感器实验1、将热电偶或热敏电阻插入恒温槽中。

2、改变恒温槽的温度，设置多个温度点。

3、测量不同温度下传感器的输出，记录温度和输出值。

4、绘制温度输出特性曲线。

（三）位移传感器实验1、安装位移传感器，使其能够准确测量位移。

2、移动测量对象，产生不同的位移量。

3、采集位移数据和传感器的输出信号。

4、绘制位移输出特性曲线。

五、实验数据及处理（一）压力传感器｜压力（kPa）｜输出电压（mV）｜｜｜｜｜50|125|｜100|250|｜150|375|｜200|500|根据上述数据，绘制压力电压特性曲线（略）。

传感器原理及应用实验指导书目录1.实验一: 应变片单臂特性实验2.实验二：应变片全桥特性实验3.实验三: 电容式传感器的位移实验4.实验四：压电式传感器测振动实验5.实验五: 线性霍尔式传感器位移特性实验6.实验六：NTC热敏电阻温度特性实验CSY-XS-01传感器系统实验箱说明书一、产品简介CSY-XS-01传感器系统实验箱是在本公司多年生产传感技术教学实验仪器的基础上，结合了TK-9XX系列和TK-2000系列的各自优点，根据院校实验室的实际情况，为适应不同类别、不同层次的专业需要，最新主推的手提式传感器实验仪，是高联公司外销的主要产品。

CSY-XS-01传感器系统实验箱主要用于各大、中专院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“测量与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。

CSY-XS-01实验箱的传感器采用原理与实际相结合，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。

二、实验箱组成TK-XS传感器实验箱如下图所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、数据采集卡、PC接口、软件等各部分组成。

1、机头由应变梁(含应变片、PN结、NTC R T热敏电阻、加热器等)；振动源(振动台)；升降调节杆；测微头和传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座及温度源等组成。

2、主板部分主板部分有八大单元电路组成：智能调节仪单元；频率／电压显示(F/V表)单元；音频振荡器（1KHz～10KHz可调）和低振荡器 (1Hz～30Hz可调)单元；直流稳压电源输出单元(提供高稳定的±15V、＋5V、±4V、＋1.2V～＋12V可调等)；数据采集和RS232 PC接口单元；传感器的输出口单元；转动源单元；各种传感器的调理电路单元。

3、信号源1）温度源＜150℃（可调）；、2）振动源 1Hz～30Hz；3）转动源 0～2400r/min4、传感器：详见四、传感器（共十九种传感器）5、数据采集卡及处理软件：详见五、V9.0数据采集卡及处理软件6、实验箱：供电：AC 220V 50Hz 功率0.2kW实验箱尺寸为515×420×185(mm)。

传感器实验指导书(天煌)传感器实验指导书(天煌)一、实验目的本实验旨在帮助学生理解传感器的工作原理和应用场景，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。

二、实验器材1：传感器模块 - 1个2： Arduino开发板 - 1个3：连接线 - 若干4：电阻 - 若干5： LED灯 - 若干6：温度计 - 1个三、实验步骤1：搭建电路连接：a：将传感器模块连接至Arduino开发板的数模转换口。

b：将Arduino开发板通过USB线与电脑连接。

c：根据传感器模块的数据手册接入合适的电源。

2：编写程序：a：在Arduino开发环境中创建新的项目。

b：导入传感器模块的库文件。

c：编写代码，初始化传感器模块并设置参数。

d：编写数据采集和数据处理的代码逻辑。

e：将编写好的代码烧录到Arduino开发板中。

3：实验数据采集：a：打开串口监视器，设定合适的波特率。

b：通过串口监视器输出传感器采集到的数据。

c：单独测试和观察每个传感器模块的输出。

d：记录实验数据。

4：数据处理和分析：a：根据传感器的特性和实验需求，对采集到的数据进行初步处理和筛选。

b：运用统计学方法对数据进行分析，计算平均值、标准差等统计量。

c：绘制数据分布直方图、折线图等可视化图表。

d：根据分析结果进一步讨论和解释实验现象。

四、实验注意事项1：在电路连接和编写程序时，务必参考传感器模块的数据手册，遵循正确的接线和设置流程。

2：实验过程中请注意安全，不得擅自改变电路接线或开关设置。

3：在实验数据采集时，应保持传感器模块与待测物理量之间的适当距离和相对位置。

4：在进行数据处理和分析时，遵循科学规范，严谨处理实验数据。

5：实验结束后，关闭所有设备，清理实验台面。

五、实验结果实验数据显示，传感器模块对待测物理量的测量准确性较高，且具有较好的稳定性。

通过数据分析，我们可以得出以下结论：：：六、附件本文档涉及的附件包括：1：传感器模块数据手册2： Arduino开发板示例程序3：实验数据记录表七、法律名词及注释1：版权：著作权法规定的对具有独创性的文学、艺术和科技作品所享有的权利。

传感器实验指导书(天煌)1000字
传感器实验指导书(天煌)
实验目的：
1.了解传感器的原理和应用
2.掌握传感器的工作原理和特性
3.学习传感器的调试和使用方法
实验器材：
1.电路板
2.传感器
3.电源
4.跳线
5.万用表
实验原理：
传感器是一种具有灵敏度的检测设备，它可以将非电信号转化为电信号。

传感器的工作原理是根据某物理量或化学量的变化而发生变化，通过一定的转换过程将检测到的信号转化为标准的电信号。

传感器可以将测量对象的感觉量转化为可以识别的电信号，常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光传感器等。

实验步骤：
1.将电路板上的电源与传感器相连，使用跳线将两者连接起来。

2.使用万用表检测传感器的工作状态，表检测该传感器是否能够正常工作。

3.使用万用表进行电路调试，将电路连接正确，传感器的电压和电流等参数达到正常范围。

4.按照传感器的使用方法使用传感器，完成出数据。

可以用数据收集仪器对数据进行记录和分析。

实验结果：
通过本次实验，可以了解传感器的原理和应用，掌握传感器的工作原理和特性，学习传感器的调试和使用方法。

在实验中，还可以发现传感器的灵敏度可以通过调整电路参数进行变化，从而对测量对象的感受变化提供更具体的数值。

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、R2、R3、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。

传感器原理与应用实验指导书一、概述“THSRZ-1型传感器技术实训装置”是根据《中华人民共和国教育行业标准－电工电子类实训基地仪器设备配备标准》，教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求，按照职业教育的教学和实训要求研发的产品。

适合高职院校、职业学校的仪器仪表、自动控制、电子技术与机电技术等专业的实训教学。

二、设备构成实训装置主要由实训台、三源板、传感器和变送模块组成。

1.实训台部分1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源：±15V、+5V、±2~±10V、2~24V可调、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。

2. 三源板部分热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 o C，控制精度±1 o C。

转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 rpm。

振动源：振动频率1Hz—30Hz（可调）。

3.传感器及变送模块部分传感器包含金属应变传感器，差动变压器传感器，磁电传感器，Pt100温度传感器，K 型热电偶，光电开关，霍尔开关。

变送模块包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理等共五个模块。

本实训台，作为教学实训仪器，传感器基本上都采用工业应用的传感器，以便学生有直观的认识，变送模块上附有变送器的原理框图，测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。

三、实训内容本装置的实训项目共34项，包括基本技能实训项目25项，应用型实训项目9项。

涉及压力、振动、位移、温度、转速等常见物理量的检测。

通过这些实训项目，使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、的整个过程。

一金属箔式应变片――单臂电桥搭建一、实训目的：了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥的接线方法和用途。

二、实训仪器：实训台、应变传感器实验模块、托盘、砝码、万用表（自备）。

《传感器实验指导书》热敏电阻传感器的应用及特性实验1.掌握热敏电阻的工作原理。

2.掌握热敏电阻测温程序的工作原理。

1.分析热敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。

1.开放式传感器电路实验主板；2.热敏电阻温度测量模块；3.温度计；4.导线若干。

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件（如图4-1所示）。

热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。

若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（n,μn, p,μp)因为n、p、μn、μp 都是依赖温度T 的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线。

图4-1 热敏电阻外观热敏电阻是电阻值随温度变化的半导体传感器。

它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。

热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。

它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。

它的过载能力强，成本低廉。

但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。

热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。

热敏电阻按电阻温度特性分为三类。

（1）负温度系数热敏电阻（NTC）：在工作温度范围内温度系数一般为-（1~6）％/C°。

（2）正温度系数热敏电阻（PTC）：又分为开关型和缓变型，开关型在居里点的温度系数大约（10~60）％/C°，缓变型一般为（0.5~8）％/C°。

（3）临界负温度系数热敏电阻（CTR）：NTC热敏电阻可用于温度计、温差计、热辐射计、红外探测器和比热计中作为检测元件。

测温范围为-60 至+300℃，在更高的温度时其稳定性开始变差。

前言YC-2000/3000系列传感器检测技术实验台主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”、“自动化检测技术”、“非电量电测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“机械量电测”等课程的实验教学。

实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中，通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。

YC-2000/3000系列传感器检测技术实验台为适应不同类别，不同层次的专业需要，最新推出的模块化的新产品。

其优点在于：1、能适应不同专业的需要，不同专业可有不同的菜单，可以根据用户的特殊要求制作模块。

2、能适应不断发展的趋势，可以不断补充新型的传感器模块。

3、指导教师和学生可以开发与组织新实验，本公司可以提供空白的模块。

4、可以利用主控台的共用平台用于学生课程设计、毕业设计和自制装置。

本实验指南，由于编写时间仓促，水平有限，难免有疏漏廖误之处，热切期望实验指导老师与学生们，能提出宝贵意见，谢谢！目录YC－2000型传感器检测技术实验台 ............................................................ 错误!未定义书签。

YC－3000型传感器检测技术实验台 ............................................................ 错误!未定义书签。

示范实验举例................................................................................................... 错误!未定义书签。

实验一应变片单臂电桥性能实验....................................................... 错误!未定义书签。

实验一金属箔式应变片性能—实验目的所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、F/V表、主、旋钮初始位置：2V档，F/V表打到2V实验步骤(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，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、(1)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。

(2)根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。

R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F／V表置20V档。

调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F／V表显示为零，然后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。

（3）将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使F／V表显示最小，再旋动测微头，使F／V表显示为零（细调零），（4）——往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F／V表显示的值。

建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm（5）据所得结果计算灵敏度S＝ΔV／ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为相应F／V表显示的电压相应变化）。

（6）注意事项(1) 电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。

(2) 为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小(3)(4) 电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA问题：(1)(2) 根据所给的差动放大器电路原理图，(见附录图一 )，分析其工作原理，说明它既能作差动放实验二实验目的所需单元和部件直流稳压电源、差动放大器、电桥、F／V表、双孔悬臂梁称重传感器、应变片、有关旋钮的初始位置：2V档，F／V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。