压电式传感器标定实验

压力传感器的静态标定实验一、实验目的要求1、了解压力传感器静态标定的原理；2、掌握压力传感器静态标定的方法；3、确定压力传感器静态特性的参数;二、实验基本原理标定与校准的概念新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定,以确定其基本的静、动态特性,包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等;例如,对于一个压电式压力传感器,在受力后将输出电荷信号,即压力信号经传感器转换为电荷信号;但是,究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢换句话说,我们测出了一定大小的电荷信号,但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢这个问题只靠传感器本身是无法确定的,必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系,这个过程就称为标定;简单地说,利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定;具体到压电式压力传感器来说,我们用专用的标定设备,如活塞式压力计,产生一个大小已知的标准力,作用在传感器上,传感器将输出一个相应的电荷信号,这时,再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号,得到电荷信号的大小,由此得到一组输入――输出关系,这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程,如图1所示;图1 压电式压力传感器输入――输出关系校准在某种程度上说也是一种标定,它是指传感器在经过一段时间储存或使用后,需要对其进行复测,以检测传感器的基本性能是否发生变化,判断它是否可以继续使用;因此,校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测;在校准过程中,传感器的某些指标发生了变化,应对其进行修正;标定与校准在本质上是相同的,校准实际上就是再次的标定,因此,下面都以标定为例作介绍;标定的基本方法标定的基本方法是,利用标准设备产生已知的非电量如标准力、位移、压力等,作为输入量输入到待标定的传感器,然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较,从而得到一系列的标定数据或曲线;例如,上述的压电式压力传感器,利用标准设备产生已知大小的标准压力,输入传感器后,得到相应的输出信号,这样就可以得到其标定曲线,根据标定曲线确定拟合直线,可作为测量的依据,如图2所示;有时,输入的标准量是由标准传感器检测而得到的,这时的标定实质上是待标定传感器与标准传感器之间的比较,如图2所示;输入量发生器产生的输入信号同时作用在标准传感器和待标定传感器上,根据标准传感器的输出信号可确定输入信号的大小,再测出待标定传感器的输出信号,就可得到其标定曲线;图2 压电式压力传感器的标定曲线与拟合直线图3 用标准传感器进行标定的方法三、实验设备活塞式压力计、标准压力表被标定的压力传感器、数字万用表、标准砝码、工作液体蓖麻油;四、实验方法和要求1．根据要调试的压力仪表量程及准确度等级选择相适应的压力计和压力计所使用传压介质的油液;2．将压力计放到便于操作和坚固无震的平台上,调整压力计水平调节螺丝,使水平泡的气泡位于中心位置此时压力计处于水平状态;压力计的工作环境温度为20±10℃,相对湿度80%以下,周围空气不得含有腐蚀性气体;3．初使用时,首先用汽油清洗压力计各部分,然后在手摇压力泵和测量系统的内腔注满传压介质,并将内腔的空气排除;传压介质的油液必须经过过滤,不许混有杂质和污物;4．旋转手摇泵的手轮,检查油路是否通畅,若无问题,将要调试检测的压力仪表的压力传感器安装到压力计的测试接口上;5．通过压力泵手轮将内腔的空气排放干净,避免内腔的气泡对压力测量带来的影响;同时检查测量管道是否漏油,如有,必须解决此问题后才能进行下一步操作;6．打开油杯阀门,左旋手轮,使手摇压力泵的油缸充满油液,关闭油杯阀门;7．配合DC24V稳压电源、高精度万用表既可进行压力仪表的调试及检测工作;打开针形阀,右旋手轮,产生初压,使承重底盘升起,直到定位指示筒的墨线刻度相齐为止;每个测试点检测时,必须承重底盘升到定位指示筒的墨线刻度相齐位置;操作时,必须使底盘按顺时针方向旋转,角速度保持在30-120转/分之间,借以克服磨擦阻力的影响;记录每点检测结果;零点压力的测量必须打开油杯阀门使测量管道内的压力与环境大气压相等;8．检测时根据压力仪表的压力量程范围分为5-10个测试点进行上行程及下行程检测,将检测结果填入相关的检定记录报表内,做好检定记录报表;9．测试完成后做好压力室的卫生工作,保证压力室干净整洁;10．定期做好压力计的维护保养等工作;五、实验内容1、根据实验设备设计实验电路连线图,装配、检查各种仪器、传感器及压力表;2、检查实验电路及油路;3、加载、卸载,注意数据变化,并记录;压力表加载、卸载实验记录压力传感器加载、卸载实验记录4、分析、计算、处理实验数据,作出压力传感器的静态特性图,非线性、迟滞、重复性;5、用方和根法计算系统误差;五、实验注意事项1、每次加砝码时注意一定要放稳；2、在正行程测量时,当压力由1MP增加到2MP需要更换大砝码时,一定要将工作液体的压力值降低到1MP以下后才能进行更换操作；同样在反行程测量时,压力由2MP降低到1MP需要更换小砝码时,也一定要将工作液体的压力降低到1MP以下后才能进行更换操作;3、实验数据应记录清楚、准确；4、加减压操作时,注意正反行程的含义,不能反复进行调节;。

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。

压电式压力传感器标定方法压电式压力传感器是一种常用的传感器，用于测量各种介质的压力。

为了保证传感器的准确性和可靠性，需要对其进行标定。

本文将介绍压电式压力传感器的标定方法。

一、什么是压电式压力传感器压电式压力传感器是一种利用压电效应来测量压力的传感器。

它由一个压电陶瓷片和一个金属薄膜组成。

当外界施加压力时，压电陶瓷片会产生电荷，通过金属薄膜导出，从而实现对压力的测量。

二、为什么需要标定压电式压力传感器压电式压力传感器的灵敏度和线性度会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期进行标定，以确保其测量结果的准确性。

同时，不同的传感器在制造过程中存在一定的误差，通过标定可以消除这些误差，提高传感器的性能。

三、压电式压力传感器的标定方法1. 静态标定方法静态标定方法是最常用的标定方法之一。

该方法通过施加不同的压力，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。

具体步骤如下：（1）选择一个已知压力的标准压力表，并将其连接到待标定的传感器上。

（2）将待标定传感器与标准压力表一起放置在一个封闭的容器中，通过控制容器内的压力来改变压力传感器的输入。

（3）记录传感器的输出信号和标准压力表的读数，建立压力与输出信号之间的线性关系。

（4）重复以上步骤，使用不同的压力值进行标定，以获得更准确的标定曲线。

2. 动态标定方法动态标定方法是另一种常用的标定方法。

该方法通过施加不同频率和幅值的正弦波信号，测量传感器的输出信号，从而建立压力与输出信号之间的关系。

具体步骤如下：（1）选择一个信号发生器，并将其连接到待标定的传感器上。

（2）通过信号发生器输出不同频率和幅值的正弦波信号，施加到传感器上。

（3）测量传感器的输出信号，并记录其与输入信号的幅值和相位差。

（4）根据输入信号和输出信号的幅值和相位差，建立压力与输出信号之间的关系。

（5）重复以上步骤，使用不同频率和幅值的正弦波信号进行标定，以获得更准确的标定曲线。

四、标定结果的评估与调整在完成标定后，需要对标定结果进行评估，并进行必要的调整。

一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。

2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。

3. 通过实验，验证传感器检测的准确性和可靠性。

4. 培养动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。

本实验主要涉及以下几种传感器：1. 电阻应变式传感器：利用应变片将应变转换为电阻变化，从而测量应变。

2. 电感式传感器：利用线圈的自感或互感变化，将物理量转换为电感变化，从而测量物理量。

3. 电容传感器：利用电容的变化，将物理量转换为电容变化，从而测量物理量。

4. 压电式传感器：利用压电效应，将物理量转换为电荷变化，从而测量物理量。

三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。

（4）分析应变值和电压值之间的关系，验证电阻应变式传感器的检测原理。

2. 电感式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。

（4）分析电感值和电压值之间的关系，验证电感式传感器的检测原理。

3. 电容传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。

（4）分析电容值和电压值之间的关系，验证电容传感器检测原理。

4. 压电式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。

4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。

5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。

压电式传感器实验报告压电式传感器实验报告引言压电式传感器是一种常见的传感器类型，利用压电效应来测量物理量。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，探索压电式传感器的工作原理和应用。

实验目的1. 了解压电效应的基本原理；2. 掌握压电式传感器的工作原理；3. 学习使用实验仪器和测量设备；4. 分析压电式传感器在不同应用场景下的特点和限制。

实验器材与方法1. 实验器材：压电式传感器、信号放大器、示波器、电源等；2. 实验方法：将压电式传感器与信号放大器和示波器连接，通过施加外力或改变环境条件，观察传感器输出信号的变化。

实验过程与结果1. 实验一：压力测量将压电式传感器连接到信号放大器和示波器，施加不同的压力到传感器上，并记录示波器上的输出信号。

结果显示，当施加压力时，传感器输出的电压信号随之增加，表明压电式传感器能够准确测量外部压力。

2. 实验二：温度测量将压电式传感器暴露在不同温度环境下，记录示波器上的输出信号。

结果显示，传感器输出的电压信号随温度的升高而增加，说明压电式传感器对温度变化敏感，并可用于温度测量。

3. 实验三：振动测量将压电式传感器固定在振动源上，记录示波器上的输出信号。

结果显示，传感器输出的电压信号随振动频率和振幅的变化而变化，表明压电式传感器能够测量振动的特征。

讨论与分析1. 压电效应是压电式传感器工作的基础，其原理是施加压力或改变温度会使压电材料产生电荷分离和极化，进而产生电压信号。

2. 压电式传感器的优点包括高灵敏度、快速响应和广泛的应用领域。

然而，它也存在一些限制，如温度和湿度对传感器性能的影响，以及易受机械冲击和振动的干扰。

3. 在实际应用中，压电式传感器可用于压力、温度、振动等物理量的测量，如工业自动化、医疗设备、环境监测等领域。

结论通过本实验，我们深入了解了压电式传感器的工作原理和应用。

压电式传感器具有广泛的应用前景，但在实际使用中需要考虑其特点和限制。

通过进一步的研究和改进，可以提高压电式传感器的性能和可靠性，推动其在各个领域的应用。

压电式传感器实验报告传感器实验报告某某大学?综合性、设计性实验报告实验项目名称所属课程名称传感器工程实践实验日期班级学号姓名成绩1电气与信息工程学院实验室2345篇二：东南大学传感器实验报告传感器第一次实验试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及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形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。

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，通过它反映被测部位受力状态的变化。

电桥的作用是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。

单臂电桥输出电压Uo1?EK?/4，其中K为应变灵敏系数，L/L为电阻丝长度相对变化。

三．实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四．实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。

2. 放大器输出调零。

3. 电桥调零。

4. 应变片单臂电桥实验。

测得数据如下：实验曲线如下所示：分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量成线性关系，由于一开始调零不好，致使曲线没有经过原点，往上偏离了一段距离。

5. 根据表中数据计算系统的灵敏度S??U/?W（?U为输出电压变化量，?W为重量变化量）和非线性误差m/yFS?100%，式中?m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程输出平均值，此处为140g。

?U=30mv，?W=140g，0 所以S?30/140.2m1v43gm=1.9768g，yFS=140g，40100% 所以??1.9768/16. 利用虚拟仪器进行测量。

1.五．思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。

答：应变片受拉，所以选（1）正应变片。

实验二金属箔片应变片——板桥性能实验一、实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点二．基本原理不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥暑促灵敏度提高，非线性得到改善。

实验压电式传感器实验实验项目编码：实验项目时数：2实验项目类型：综合性（）设计性（）验证性（√）一、实验目的本实验的主要目的是了压电式传感器的结构特点；熟悉压电传感器的工作原理；掌握压电传感器进行振动和加速度测量的方法。

二、实验内容及基本原理（一）实验内容1．压电传感器进行振动和加速度测量的方法（二）实验原理压电式传感器是一和典型的发电型传感器，其传感元件是压电材料，它以压电材料的压电效应为转换机理实现力到电量的转换。

压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。

1．压电效应：具有压电效应的材料称为压电材料，常见的压电材料有两类压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；人工多晶体压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等。

压电材料受到外力作用时，在发生变形的同时内部产生极化现象，它表面会产生符号相反的电荷。

当外力去掉时，又重新回复到原不带电状态，当作用力的方向改变后电荷的极性也随之改变，如图1 (a) 、(b) 、(c)所示。

这种现象称为压电效应。

(a) (b) (c)图1 压电效应2．压电晶片及其等效电路多晶体压电陶瓷的灵敏度比压电单晶体要高很多，压电传感器的压电元件是在两个工作面上蒸镀有金属膜的压电晶片，金属膜构成两个电极，如图2(a)所示。

当压电晶片受到力的作用时，便有电荷聚集在两极上，一面为正电荷，一面为等量的负电荷。

这种情况和电容器十分相似，所不同的是晶片表面上的电荷会随着时间的推移逐渐漏掉，因为压电晶片材料的绝缘电阻(也称漏电阻)虽然很大，但毕竟不是无穷大，从信号变换角度来看，压电元件相当于一个电荷发生器。

从结构上看，它又是一个电容器。

因此通常将压电元件等效为一个电荷源与电容相并联的电路如2(b)所示。

其中ea=Q/Ca 。

式中，ea为压电晶片受力后所呈现的电压，也称为极板上的开路电压；Q为压电晶片表面上的电荷；Ca为压电晶片的电容。

实际的压电传感器中，往往用两片或两片以上的压电晶片进行并联或串联。

压电式传感器测量振动实验数据压电式传感器是一种常用的测量振动的传感器，其基本原理是利用压电效应将机械振动转化为电信号输出。

在实验中，通过采集压电式传感器的输出信号，可以获取到被测振动的相关参数，如振幅、频率、相位等。

本文将介绍使用压电式传感器测量振动的实验流程及注意事项。

实验仪器及材料：压电式传感器、信号放大器、数据采集卡、计算机、振动源（如振动台、振动器等）实验步骤：1.搭建实验装置：将振动源（如振动台）固定在实验台上，将压电式传感器固定在振动源上方，使其与振动方向垂直，并将信号放大器连接在传感器输出端口。

2.调整信号放大器：根据传感器的特性曲线调整信号放大器的增益和偏置，使其输出信号达到最佳的线性关系。

3.采集数据：利用数据采集卡将信号放大器的输出信号采集下来，并通过计算机进行数据处理和分析。

4.分析实验数据：根据采集到的数据，计算振动的相关参数，如振幅、频率、相位等，并进行图表展示。

实验注意事项：1.传感器的安装位置应尽量靠近振动源，以保证测量数据的准确性。

2.信号放大器的增益和偏置应根据传感器的特性曲线进行调整，避免输出信号过于弱或过于强。

3.数据采集卡的采样率应足够高，以避免数据采集不全或失真。

4.在采集数据时，应尽量减少外界干扰，如避免周围环境的振动和电磁干扰等。

5.数据分析时，应注意数据的可靠性和准确性，并进行充分的统计和分析，以便得到更加准确的结论。

总结：通过使用压电式传感器测量振动的实验，我们可以了解到传感器的基本原理和特性，并通过实验数据分析得到振动的相关参数。

在实际应用中，压电式传感器广泛应用于振动监测、结构健康检测、机械故障诊断等领域，具有重要的应用价值。