传感器实验指导书11

实验指导书实验一、箔式应变片的温度效应及补偿实验目的：1、认识环境温度变化对传感器输出的影响(零点漂移、灵敏度漂移)；2、 掌握差动电桥电路对温漂的抑制；3、 了解差动电桥电路抗干扰能力。

实验原理：传感器输出不仅反映被测量，环境的其它物理量（温度、电磁、偏载等等）也会对传感器的输出产生影响，即产生干扰。

为了提高测量精度，需提高传感器抗干扰能力，即干扰补偿。

一种有效的补偿措施是差动传感器方法。

含干扰的传感器静态数学模型为：)(3210T f X a X a X a a Y n n +++++=若传感器采用差动方法则有：)()(2222155331T f T f X a X a X a Y -++++=式中，)(T f 为干扰量产生的输出，)(1T f 、)(2T f 为两差动转换元件产生的输出。

通常干扰为共模干扰，即)(1T f 、)(2T f 同号，这样差动传感器的干扰减小，若传感器转换元件完全对称，即)(1T f 、)(2T f 完全相等，则干扰输出为零。

由工艺原因，传感器结构不可能完全对称，即通过差动方法不能完全消除干扰，或是传感器不能采用差动结构，传感器的干扰通常还需采取其它补偿措施。

实验步骤：1、连接主机与模块电源连接线，差动放大器增益置于最大位置(顺时针方向旋到底)，差动放大器“+”“-”输入端对地用实验线短路。

输出端接电压表2V 档。

开启主机电源，用调零电位器调差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。

2、 观察贴于悬臂梁根部的应变片的位置与方向，按图(1)将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R 为应变片(可选上梁或下梁中的一个工作片)，图中每两个节之间可理解为实验连接线，注意连接方式，勿使直流电源激励电源短路。

将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。

3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。

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。

传感器实验指导书
一、实验目的
本实验旨在帮助学生了解和掌握各种传感器的原理及应用，通过实际操作加深对传感器技术的理解，提高实践能力和创新思维。

二、实验器材
电阻式传感器
电容式传感器
电感式传感器
压电式传感器
磁电式传感器
热电式传感器
光电式传感器
光纤传感器
化学传感器
生物传感器
三、实验步骤与操作方法
电阻式传感器实验：
（1）将电阻式传感器接入电路，测量其阻值；
（2）改变被测物体的电阻值，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电阻式传感器的输出特性。

电容式传感器实验：
（1）将电容式传感器接入电路，测量其电容值；
（2）改变被测物体的介电常数，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电容式传感器的输出特性。

电感式传感器实验：
（1）将电感式传感器接入电路，测量其电感值；
（2）改变被测物体的磁导率，观察电路中电压或电流的变化；
（3）记录实验数据，分析电感式传感器的输出特性。

压电式传感器实验：
（1）将压电式传感器接入电路，测量其输出电压；（2）施加压力或振动，观察电路中电压的变化；（3）记录实验数据，分析压电式传感器的输出特性。

磁电式传感器实验：
（1）将磁电式传感器接入电路，测量其输出电压；（2）改变磁场强度，观察电路中电压的变化；
（3）记录实验数据，分析磁电式传感器的输出特性。

使用说明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、实验仪的传感器配置及布局是：四片金属箔式应变计：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副双孔称重传感器，四片金属箔式应变计贴在双孔称重传感器的上下两面，受力工作片分别用符号和表示。

可以分别进行单臂、半桥和全桥的交、直流信号激励实验。

请注意保护双孔悬臂梁上的金属箔式应变计引出线不受损伤。

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。

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。

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。

磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。

热电式（热电偶）：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边还有一副平行悬臂梁，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。

热敏式：平行悬臂梁的上梁表面还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。

光电式传感器装于电机侧旁。

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，加热温度通常高于环境温度30℃左右，达到热平衡的时间随环境温度高低而不同。

需说明的是置于上梁上表面的温度传感器所感受到的温度与在两片悬臂梁之间电加热器处所测得的温度是不同的。

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 。

MPX 压阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围0~50KP 。

精度1%。

（CSY10B ）湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围：0~99%RH 。

气敏传感器：MQ3型，对酒精气敏感，测量范围10-2000PPm ，灵敏度RO/R ＞5。

《传感器与检测技术综合实验》教学大纲编号：04262400课程名称：传感器与检测技术综合实验英文名称：Comprehensive Experiments of Sensors and Measurement Technology 实验指导书名称：传感器与检测技术综合实验指导书一、学时学分总学时：1周学分：1 实验学时：30 开课学期：6二、实验目的传感器与检测技术综合实验是自动化专业和生物医学专业的一门重要的专业性实验。

其任务是学生在学习专业理论课之后，需要对实际的传感器和检测技术有一个全面的认识，对传感器结构和组成以及工作原理有一个详细的了解，在此基础上能初步掌握各种传感器的使用，完成自动检测任务，为以后的学习和工作打好基础。

使学生熟悉和掌握电阻应变传感器、电感式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流式传感器、磁电式传感器、光纤、光电传感器、热电阻、热电偶传感器、压电传感器及半导体扩散硅压阻式压力传感器等传感器的使用，使学生了解双平行梁的动态特性—正弦稳态响应和力平衡式传感器的使用。

三、实验基本原理CSY-998B+传感器实验仪提供了12个综合实验项目。

该实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。

1.传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感的可动芯子）、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒。

2.显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V - ±10V分5档调节）、F/V数字显示表（可作为电压表和频率表）、（5mV-500mV)、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。

传感器特性实验目录传感器特性实验目录 (1)一、基础型实验部分 (3)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 (5)实验三金属箔式应变片全桥性能实验 (6)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (7)实验五金属箔式应变片全桥温度影响实验 (8)实验六直流全桥的应用—电子秤实验 (9)实验七交流全桥的应用—振动测量实验 (9)实验八压阻式压力传感器压力测量实验 (11)* 实验九扩散硅压阻式压力传感器差压测量 (13)实验十差动变压器位移性能实验 (14)实验十一激励频率对差动变压器特性的影响 (16)实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验（1、2） (17)实验十三差动变压器的应用—振动测量实验 (19)实验十四电容式位移传感器位移测量实验 (21)实验十五电容式位移传感器的动态特性实验 (23)实验十六直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验 (25)实验十七交流激励时霍尔式位移传感器特性实验 (26)实验十八霍尔位移传感器振动测量 (27)实验十九霍尔式位移传感器的应用―电子秤实验 (28)实验二十霍尔转速传感器测速实验 (28)实验二十一磁电式转速传感器测速实验 (29)* 实验二十二用磁电式传感器测量振动实验 (30)实验二十三压电式传感器振动测量实验 (31)实验二十四电涡流传感器位移实验 (32)实验二十五被测体材质对电涡流传感器特性影响实验 (33)实验二十六被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (34)实验二十七电涡流传感器测量振动实验 (35)实验二十八电涡流传感器的应用―电子秤实验 (36)* 实验二十九电涡流转速传感器 (37)实验三十光纤传感器的位移特性实验 (38)实验三十一光纤传感器测量振动实验 (39)实验三十二光纤传感器测量转速实验 (40)实验三十三光电转速传感器的转速测量实验 (41)实验三十四利用光电传感器测转速的其它方案* (43)实验三十五热电偶测温性能实验 (43)实验三十六热电偶冷端温度补偿实验 (45)实验三十七热电阻测温特性实验 (46)实验三十八集成温度传感器温度特性实验 (48)实验三十九气体流量的测定实验* (51)实验四十气敏(酒精)传感器气体浓度测量实验 (52)实验四十一湿度传感器湿度测量实验 (53)实验四十二移相器实验 (53)实验四十三相敏检波器实验 (55)实验四十四SET传感器特性实验软件操作 (59)二、增强型实验部分 (65)实验一热释电远红外传感器辐射特性 (65)实验二--- 实验五、光电传感器特性实验（光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管） (67)实验六光纤温度传感器实验 (70)实验七光纤压力传感器实验 (71)实验八光栅位移传感器（原理型）实验 (71)实验九增量型光电编码器传感器（原理型）实验 (73)实验十超声测距传感器实验 (74)* 实验十一超声波传感器的运用 (75)实验十二矩传感器原理实验 (75)* 实验十三扭矩传感器的不同形式 (77)实验十四PSD位置传感器位置测量实验 (77)实验十五PSD位置传感器微振动测量实验 (79)* 实验十六PSD位置传感器用于自动定位 (79)实验十七CCD图像传感器线（圆）径测量实验 (79)实验十八J型热电偶温度特性实验 (83)实验十九T型热电偶温度特性实验 (83)实验二十半导体热敏电阻温度特性实验 (83)实验二十一表面无损探伤实验 (83)实验二十二指纹传感器（带控制输出）认知实验 (84)* 实验二十三指纹传感器计算机图像采集实验 (88)* 实验二十四红外辐射温度传感器实验 (88)* 实验二十五颜色识别传感器颜色识别实验 (89)* 实验二十六微波传感器运用实验 (90)* 实验二十七zigbee无线传感器网络实验 (90)* 实验二十八光栅位移传感器（测量型）实验（1） (90)* 实验二十九光栅位移传感器（测量型）实验（2） (91)* 实验三十环境监测实验（另附）一、基础型实验部分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。

扬州高等职业技术学校实训指导书2011—2012学年第二学期课程名称传感器课程类别实训专业模具授课班级10205授课教师胡冯仪《传感器》实训指导书实验一、YL-CG2003型传感器实验台仪器的使用一、电源部分1.总电源空气式带漏电保护开关切换整个实验台的单相220V电源，额定电流最大为3A，安全可靠。

2.指示灯—电源插入电网后即亮，表示实验台已接入电源。

3.AC220输出双路多功能插座可输出220V单相电源，功率不大于300W二、温度控制部分1.温度控制仪面板说明（1）将K型热电偶接入主控箱面板温度中的Ei（+、-）标准值插孔中，合上热源开关。

仪表将首先按A、B、C程序自检2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。

当为内接输入位置可测量指示2V-15V直流稳压输出电压。

外接输入分两档0-2V或0-20V。

A、所有数码管及所有指示灯全部点亮，用来检测发光系统是否正常，此时如发现有不能点亮的发光文件，请停止使用该仪表送修。

B、PV窗口显示“TYPE”，SV窗口显示仪表目前所应配输入类型。

C、显示仪表的控制范围，SV窗口显示下限测量控制值，PV窗口显示上限控制值。

（2）仪表进行完以上三步自检后，即投入正常测控状态，上排PV窗口显示测量值，下排SV 窗口设定值。

（3）要想修改设定值，请在正常显示方式下，按一下SET键，PV窗口显示，“SP”，SV窗口显示已设置的值，此时按▲键向上调节设定值,按键▼向下调节设定值。

2.温控仪电源开关—控制整个温控部分电源开或关。

（1）指示灯一亮表示电源部分总电源开关已打开，实验仪在工作。

（2）温控传感器输入插口一通过JK插头与9号温度实验模块E型热电偶连接用。

（3）加热源电源输出端—可提供20V交流5A功率电源。

与9号实验模块电源输入端进行加热温控。

控制温度精度±1℃。

三、数显单元和2V～15V直流电源部分1.直流电压显示为132数字电压表读数V。

2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。

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。

前言CSY系列传感器与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。

CSY系列传感器与检测技术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，掌握应具有的基本的操作技能与动手能力。

CSY2000与3000系列传感器与检测技术实验台是本公司多年生产传感技术教学实验装置的基础上，为适应不同类别、不同层次的专业需要而设计的新产品。

其优点在于：1、适应不同专业的需要，不同专业可以有不同的菜单，本公司还可以为用户的特殊要求制作模板。

2、能适应不断发展的形势，作为信息拾取的工具，传感器发展很快，可以不断补充新型的传感器模板。

3、可以利用实验台的信号源、实验电路、传感器用于学生课程设计、毕业设计和自制装置。

为了让老师、学生尽快熟悉掌握实验台的使用方法，本手册列举了一些实验示范例子，老师、学生通过实验示范例子举一反三可以自己组织开发很多实验顶目。

本手册由于编写时间、水平所限，难免有疏漏错误之处，热切期望老师与学生们提出宝贵的意见，予以完善，谢谢。

目录CSY－2000型传感器与检测技术实验台说明书 (5)CSY－3000型传感器与检测技术实验台说明书 (8)示范实验目录2000系列基本实验举例实验一应变片单臂电桥性能实验 (11)实验二应变片半桥性能实验 (17)实验三应变片全桥性能实验 (18)实验四应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (20)实验五应变片直流全桥的应用—电子秤实验 (21)实验六应变片温度影响实验 (22)实验七移相器、相敏检波器实验 (23)实验八应变片交流全桥(应变仪)的应用—振动测量实验 (27)实验九压阻式压力传感器测量压力特性实验 (30)*实验十压阻式压力传感器应用—压力计实验 (32)实验十一差动变压器的性能实验 (32)实验十二激励频率对差动变压器特性影响实验 (37)实验十三差动变压器零点残余电压补偿实验 (38)实验十四差动变压器测位移特性实验 (39)实验十五差动变压器的应用—振动测量实验 (41)实验十六电容式传感器测位移特性实验 (43)实验十七线性霍尔传感器测位移特性实验 (45)实验十八线性霍尔传感器交流激励时位移特性实验 (48)实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 (50)实验二十磁电式转速传感器测转速实验 (51)实验二十一压电式传感器测振动实验 (53)实验二十二电涡流传感器测量位移特性实验 (57)实验二十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验 (60)实验二十四被测体面积大小对电涡流传感器特性影响实验 (61)实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (62)实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验 (63)实验二十七光电传感器测量转速实验 (66)实验二十八光电传感器控制电机转速实验 (67)实验二十九温度源的温度调节控制实验 (75)实验三十 Pt100铂电阻测温特性实验 (79)实验三十一Cu50铜电阻测温特性实验 (85)实验三十二 K热电偶测温特性实验 (86)实验三十三 K热电偶冷端温度补偿实验 (92)实验三十四 E热电偶测温特性实验 (95)实验三十五集成温度传感器(AD590)的温度特性实验 (96)实验三十六气敏传感器实验 (99)实验三十七湿度传感器实验 (100)实验三十八数据采集系统实验—静态举例 (102)实验三十九数据采集系统实验—动态举例 (104)3000系列实验(包含2000系列基本实验外，还包含以下实验。

简介一、概述传感器系统综合实验装置适应不同类别、不同层次专业教学实验、培训、考核的需求，是一套多功能、全方位、综合性、动手型的实验装置，可以与普教中的“物理”，职教、高教中的“传感器技术”、“工业自动化控制”、“非电测量技术与应用”、“工程检测技术与应用”等课程的教学实验配套。

二、设备构成：实验台主要由实验台部分和数据采集通讯部分组成。

1. 实验台部分这部分有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、24V、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪。

同时还包括两源板部分和传感器实验模块,分别为: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。

超声波传感器实验模块:+15V直流电源供电,主要用于测量距离。

红外传感器实验模块：±15V直流电源供电，用于检测人体辐射的红外线，从而控制蜂鸣器和LED灯，起防盗作用。

温度传感器实验模块：±15V直流电源供电，用来检测温度。

光栅传感器实验模块：220V交流电源供电，可用作直线位移或角位移的检测，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。

应变片传感器实验模块：±15V直流电源供电，用于检测压力。

2. 数据采集、分析部分为了加深对自动检测系统的认识，本实验台增设了USB数据采集卡及微处理机组成的微机数据采集系统（含微机数据采集系统软件）。

14位A/D转换、采样速度达300kHz，利用该系统软件，可对学生实验现场采集数据，对数据进行动态或静态处理和分析，并在屏幕上生成十字坐标曲线和表格数据，对数据进行求平均值、列表、作曲线图以及对数据进行分析、存盘、打印等处理，实现软件为硬件服务、软件与硬件互动、软件与硬件组成系统的功能。

传感器原理实验指导书孙红鸽、曹毅实验一模拟称重电子秤电路设计及精度分析一、实验性质：综合性实验项目二、实验目的在该实验中，学生采用“金属箔式应变片”传感器完成“模拟电子秤”的实验，通过不同的应变片粘贴方法，改进对应的电路，分析不同情况下电子秤的测量精度，并提出改进方向。

该实验可应用性强，扩展学生的视野，有利于提高学生综合实验能力。

三、基本原理1、模拟电子秤原理电阻应变式模拟电子秤是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

2、电阻应变效应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。

3、单臂电桥对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。

（E为供桥电压）。

4、半桥电桥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=EKε/ 2，比单臂电桥灵敏度提高一倍。

5、全桥电桥全桥测量电路中，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。

四、基本元器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。

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。

光敏电阻实验实验目的1、了解光敏电阻的特性2、熟悉光敏电阻的常见测量电路及使用方法实验设备Nextboard热敏电阻模块电脑实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大，其结构一般如下图所示。

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。

实验目录实验一金属箔式应变片——单臂性能实验实验二金属箔式应变片——半桥性能实验实验三金属箔式应变片——全桥性能实验实验四金属箔式应变片——电子秤实验实验五差动变压器的性能测定实验六差动变压器零点残余电压测定及补偿实验七激励频率对差动变压器特性的影响实验八电容式传感器的位移特性实验实验九直流激励时霍尔传感器位移特性实验实验十集成温度传感器的特性实验十一P t100热电阻测温实验实验十二热敏电阻的特性研究实验十三光电二极管和光敏电阻的特性研究附录1 实验箱温度控制简要原理附录2 温度控制器使用说明实验一 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： Sl 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：ρρ∆+∆-∆=∆S Sl l R R（2）式中的ll∆为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×mmmm610-）。

若径向应变为rr∆，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（rr ∆），则（2）式可以写成：llk 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。

测试技术与传感器实验指导书罗志增、倪红霞、席旭刚编倪红霞校杭州电子科技大学自动化学院二○一○年五月前言本实验指导书是为了配合“测试技术与传感器”、“传感器原理及应用”“集成传感器与应用”等课程而编写的，实验仪器是杭州高联教学仪器设备有限公司生产的传感器综合实验仪CSY-910，实验过程中大部分实验需由双踪示波器配合测试完成。

本实验指导书中的实验编排基本按照教材《测试技术与传感器》讲课进程，每个实验从易到难，从静态测量到动态实验的规律安排。

全书共列四个实验，涉及七种不同传感器，计划每个实验2学时，教师可根据不同教学要求，按需要选做。

目录实验一、应变片与直流电桥（单臂、半桥、全桥比较） (3)实验二、应变片与交流电桥、应变片电桥的应用 (6)实验三、差动变压器性能、零残及补偿、标定实验 (9)实验四、涡流传感器、霍耳传感器、压电加速度、电容传感器实验 (12)附录A 实验报告格式、要求 (17)附录B 实验设备介绍 (17)实验一 应变片与直流电桥（单臂、半桥、全桥比较）一、金属箔式应变片性能——单臂单桥实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

实验准备：预习实验仪器和设备：直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、应变片、电压表。

实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。

实验注意事项：直流稳压电源打到4V 档，接线过程应关闭电源，电压表打到2V 档，如实验过程中指示溢出则改为20V 档，接线过程注意电源不能短接。

实验时位移起始点不一定在10mm 处，可根据实际情况而定。

为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变。

实验内容：（1）观察双平行梁上的应变片、测微头的位置，每一应变片在传感器实验操作台上有引出插座。

（2）将差动放大器调零。

方法是用导线将差动放大器正负输入端相连并与地端连接起来，然后将输出端接到电压表的输入插口。