信号实验报告
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活塞压力计静态校准一、实验目的1. 掌握压力传感器的原理；2. 掌握压力测量系统的组成；3. 掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法。
二、实验设备本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，4 位半数字电压表，直流稳压电源盒采样电阻组成，设备列于表一。
图一为实验系统方框图，图二为实验电路接线图。
图1实验系统方框图图2实验电路接线图表1实验设备型号及精度三、实验原理在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力0~0.6MPa。
信号调理器为压力传感器提供恒流电源，并将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。
信号调理器输出为二线制，4‐20mA 信号在250 欧采样电阻上转换为1‐5V 电压信号，由4 位半数字电压表读出。
四、实验步骤1. 用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。
2. 核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。
3. 将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭（严谨未打开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器）。
4. 加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。
反复1‐2 次，以消除压力传感器内部的迟滞。
5. 卸压后，重复步骤3，并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正行程零点。
6. 按0.05MPa 的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。
7. 加载至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值，记为反行程的满量程值。
此后逐级卸载，每卸载一次需要用手轮保证测量杆上的标记对齐，然后从电压表上读出相应的电压值。
8. 卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。
9. 稍停1‐2 分钟，开始第二次循环，从步骤（5）开始操作，共进行3 次循环。
五、实验数据处理1.原始数据列表2、数据处理：（1）确定校准曲线压力/MP正行程输出ui反行程输出平均输出0 1.025 1.025 1.0250.05 1.347 1.341 1.3440.1 1.653 1.651 1.6520.15 1.964 1.963 1.9630.2 2.274 2.271 2.2720.25 2.580 2.582 2.5810.3 2.890 2.892 2.8910.35 3.200 3.202 3.2010.4 3.512 3.513 3.5120.45 3.823 3.823 3.8230.5 4.136 4.138 4.1370.55 4.453 4.453 4.453平均输出校准曲线最小二乘法拟合直线：平均输出直线拟合可以得出，a=1.0286，b=6.2159，，线性度很高。
（2）计算非线性度L ξ：计算非线性偏差非线性度%100|)(|max ⨯∆=FSl L y y ξ其中，)...3,2,1(||max )(,max n i y y L i l =∆=∆，yy y i i -=∆005825.0|)(|max =∆l y()4187.355.0*2159.6b min max ==-=x x y FS故%1704.0%1004187.3005825.0=⨯=L ξ可以看出，非线性误差非常小。
（3迟滞误差列表迟滞误差：%1002)(max⨯∆=FSH H y y ξ可得：%082926.0%100*2*1874.300567.0==H ξ可以得出，迟滞误差也很小。
（4）计算重复性：重复性计算表格标准偏差：0012.0),(==di ui s s Max s重复性：%1053.0%100*4187.30012.0*3%100*3===FSR y sξ（5）计算总精度：%2168.0001053.0.0008290017040.0222222=++=++=R H L a ξξξξ六、 实验总结这次试验由测量结果看出，测量很稳定，误差很小。
通过实验数据的处理增强了数据处理的能力。
超声测距实验一、实验目的：1、了解超声波的特性及其速度；2、了解测距的原理；3、了解超声波探头距离变化时，测量波形的变化。
二、实验仪器：1、超声波传感器测距实验模块2、超声探头3、示波器：DS5062CE4、电源：WD990型，±12V5、电源连接电缆6、万用表：VC9804A，附表笔及测温探头三、实验原理：1、超声波特性：超声波是一种频率高于20kHz，在弹性介质中传播的机械振荡。
其波长短，频率高，故它有其独特的特点：2、绕射现象小，方向性好，能定向传播。
3、能量较高，穿透力强，在传播过程中衰减很小。
在水中可以比在空气或固体中以更高的频率传的更远。
而且在液体里的衰减和吸收比较低。
4、能在异质界面产生反射、折射和波形转换。
5、超声波速度：超声波速度公式为式中：r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：V=V0+0.607×T℃式中：V0 为零度时的声波速度332m/s；T 为实际温度(℃)。
6、测距原理：根据超声波在空气中的传播速度，通过相关电路得到发射波与接收波之间的时间，即可得到发射与接收之间的距离，原理框图如下图所示：四、实验步骤及实验数据：1、将超声波探头相对装于滑轨中，使两探头垂直于滑轨平行相对，连接探头电缆至超声波传感器测距实验模块的“超声探头”接口；2、用连接电缆连接电源与超声波传感器测距实验模块（接口位于前侧面），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！3、将示波器通道1连接超声波传感器测距实验模块的“超声发射”，示波器通道2连接4、超声波传感器测距实验模块的“超声接收”；将示波器调至单次触发状态，并调出时间测量标尺，使示波器显示两标尺之间的时间差t；（后附示波器相关使用说明）5、将温度探头连接在万用表的“TEMP”插座，万用表置于“C”档；万用表可测量温度；6、打开微机电源的开关，打开超声波传感器测距实验模块的“电源”开关，电源指示灯亮，数码管显示数据；7、按动超声波传感器测距实验模块的“时间/距离显示切换”按钮，数码管显示的数据在距离和时间之间切换，对应的“时间”、“距离”指示灯亮；8、打开示波器电源开关，按动示波器操作面板右上角“RUN CONTROL”框中的“RUN/STOP”按钮，示波器状态可在“WAIT”和“STOP”之间转换；9、使两探头紧贴相互靠近（如两表面不平行可稍许扳动超声探头角度使两平面吻合），此时数码管显示输出并不为零；10、记录此时超声波传感器测距实验模块上数码管显示的时间和距离，并按动示波器的“RUN/STOP”按钮，示波器捕获到超声波信号，用示波器的标尺测量超声反射波形（1通道）的第一个下降沿与超声接收波形（2通道）的上升沿之间的时间，记录这个时间值；同时用万用表记录当时的温度值；11、移动接收器，使接收器离开探头，每隔50mm重复第（9）步；12、记录数据填表1；表中计算距离为根据示波器得到的时间值及环境温度测量的数值；五、实验数据分析及总结从图中可以看出超声测距与示波器测距之间存在一定误差且随着位置的远离而逐步增大，但均呈现良好的线性度。
误差分析：1、实验室温度测量不准确。
2、测距太小，导致实验结果不准确。
3、手工移动导致测量不精确。
4、系统误差。
电容式传感器实验一、实验目的3、了解电容式传感器原理及位移测量的原理；二、实验仪器1、电容传感器实验模块2、示波器：DS5062CE3、微机电源：WD990型，±12V4、万用表：VC9804A型5、电源连接电缆6、螺旋测微仪三、实验原理差动式同轴变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化.四、实验步骤1、用电源电缆连接电源和电容传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！2、观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，按图1接好实验线路，增益适当。
3、打开微机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。
4、前后位移动极，每次0.5mm，直至动静极完全重合为止，记录数据，作出电压-位移曲线。
五、 实验数据及分析对于数据1，可以画出其曲线关系并处理：同样，对数据2，有：六、实验结论可以看出，电容传感器测得的数据有很好的线性度，但是随着距离的增加，误差会增大。
本实验中，采用同轴式电容，当覆盖的长度变化时，电容也会变化，并且与距离的变化成线性关系，所以可以通过这个关系来测量位移。
金属箔式应变计实验一、实验原理1.应变片测量原理：应变片电阻随应变发生变化，测量电阻变化即可得知应变。
2.应变电桥原理：四个应变片组成电桥，均无应变时输出电压为0。
有应变时输出不为0的电压，接成电桥形式可以减小误差，提高灵敏度。
3.称重原理：双孔悬臂梁式称重传感器，灵敏度高，性能稳定。
R1和R3、R2 和R4的受力方向分别相同，因此将它们串接就形成差动电桥。
4.应变片温补原理：当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。
为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。
本实验中采用的是电桥补偿法。
二、实验数据及处理温度补偿：应变片温度补偿数据记录未补偿加热前温度稳定后温漂mV温度（℃）2268电压（mV ）5320315补偿加热前温度稳定后温度（℃）2248电压（mV ）-30434通过温度补偿后的温漂有明显下降.这是由于桥臂2的温度补偿片与应变片1处于相同的温度下,当温度变化时,两者产生相等的温漂电压变化,这两个变化的电压值通过电桥连接而抵消。
三、滞回曲线温度传感器实验一、实验目的：了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 掌握热电偶的冷端补偿原理； 掌握热电偶的标定过程；了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。
二、实验仪器：温度传感器实验模块 热电偶（K 型、E 型）CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机） 温控电加热炉 连接电缆万用表：VC9804A ，附表笔及测温探头 万用表：VC9806，附表笔三、实验原理：（1）热电偶测温原理由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。
