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
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。
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。
W
V
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。
