传感器实验五

实验五速度传感器振动测量实验一、实验目的通过本实验了解并掌握机械振动信号测量的基本方法二、实验原理CD-21振动速度传感器的基本原理是基于一个惯性质量（线圈组件）和壳体，壳体中固定有磁铁，惯性质量用弹性元件悬挂在壳体上工作时，将传感器壳体固定在振动体上，这样，当振动体振动时，在传感器工资频率范围内，线圈与磁铁相对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，该电压值正比与振动速度值，这就是振动速度传感器的工作原理。

三、实验仪器和设备1.计算机 n台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 速度传感器（CD-21） 1套4. 蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1台6. 开关电源（LDY-A） 1套7. 5芯-BNC转接线 1条8. 转子实验台（LZS-A） 1 套四、实验步骤和内容1、将加速度传感器通过配套的磁座吸附在振动实验台底座上，然后将其输出端和变送器的输入端相连，变送器的输出端通过一根带五芯航空插头的电缆和数据采集仪通道连接。

2、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标。

3、点击该实验脚本文件"服务器端"的链接，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中并运行。

服务器端实验效果示意图如图5.1所示。

图5.1 速度传感器振动测量实验（服务器端）效果图4.在振动实验台的电机转子上添加试重，启动电机，调整到一个稳定的转速，点击面板中的"开关"按钮，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱，点击"多路接线开关"，观察滤波前后振动信号波形和频谱的变化情况并记录实验结果。

5. 关闭电机，在电机转子上改变试重和位置，再次启动电机进行测量，观察和分析所得到振动信号的波形和频谱。

6. 关闭电机，改变速度传感器的测量位置，再次启动电机进行测量，观察和分析随着测量位置的改变，振动信号的波形和频谱的变化情况。

传感器实验实验报告传感器实验实验报告引言：传感器是一种能够将各种物理量、化学量或生物量转换为可测量电信号的装置。

它在各个领域中都有着广泛的应用，如环境监测、医疗诊断、智能家居等。

本次实验旨在通过对不同类型传感器的测试和比较，深入了解传感器的原理和性能。

实验一：温度传感器温度传感器是一种常见的传感器类型，用于测量环境中的温度。

我们选择了一款热敏电阻温度传感器进行测试。

实验中，我们将传感器连接到一个电路板上，并使用示波器测量输出电压随温度的变化。

通过改变环境温度，我们观察到传感器输出电压与温度之间的线性关系。

这表明该传感器具有良好的灵敏度和稳定性。

实验二：光照传感器光照传感器是一种能够测量环境中光照强度的传感器。

我们选择了一款光敏电阻光照传感器进行测试。

实验中，我们将传感器暴露在不同光照条件下，并使用万用表测量输出电阻的变化。

结果显示，传感器输出电阻随光照强度的增加而减小。

这说明该传感器能够准确地感知光照强度，并将其转化为电信号输出。

实验三：湿度传感器湿度传感器是一种用于测量环境湿度的传感器。

我们选择了一款电容式湿度传感器进行测试。

实验中，我们将传感器放置在一个密封的容器中，并通过改变容器内的湿度来模拟不同湿度条件。

通过连接传感器到一个数据采集系统，我们能够实时监测到传感器的输出信号。

结果显示，传感器的输出电容随湿度的增加而增加。

这说明该传感器对湿度变化非常敏感，并能够准确地测量环境湿度。

实验四：气体传感器气体传感器是一种能够检测环境中气体浓度的传感器。

我们选择了一款气敏电阻气体传感器进行测试。

实验中，我们将传感器暴露在不同浓度的气体环境中，并使用示波器测量输出电阻的变化。

结果显示，传感器的输出电阻随气体浓度的增加而减小。

这表明该传感器能够准确地感知气体浓度，并将其转化为电信号输出。

结论：通过本次实验，我们深入了解了不同类型传感器的原理和性能。

温度传感器、光照传感器、湿度传感器和气体传感器在各自的应用领域中都具有重要的作用。

传感器原理及应用实验报告实验一 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， 并掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、 基本原理:1、 应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为 r 、材料的电阻率为ρ 时，根据电阻的定义式得)2^r /(/πρρL A L R ==（ 1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度 L 、截面积 A 和电阻率ρ 的变化为 dL 、dA 、 d ρ相应的电阻变化为 dR 。

对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R 为： ρρ//2//d d r dr L dL R R +-= （1—2）式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL;dr/r 为导体的横向应变量εr 。

由材料力学得：εL= -μεr(1—3)，式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

将式（1—3）代入式（1—2）得：ρρξμ/)21(/dR d R ++=（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。

2、 应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。

金属导体的应变灵敏度 K ：主要取决于其几何效应；可取 ξμ)21(/d +≈R R （ 1—5）其灵敏度系数为：)21()/(d μξ+=R R)21()/(d K μξ+==R R金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。

金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。

3、箔式应变片的基本结构金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。

实验5 光电传感器（反射型）测转速实验实验目的：1.了解光电传感器测转速的原理及运用；2.了解光电池的光照特性，熟悉其应用。

3. 了解光敏电阻的光照特性和伏安特性。

基本原理：1.光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿输出管及波形整形组成。

发射管发射红外光经电机反射面反射，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经F/V 转换测出频率。

2. 在光照作用下，由于元件内部产生的势垒作用，在结合部使光激发的电子空穴分离，电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象称为光伏效应。

硅光电池就是利用这一效应制成的光电探测器件。

3. 在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的变化，这种现象称为光电导效应。

光电导效应是半导体材料的一种体效应。

光照愈强，器件自身的电阻愈小。

基于这种效应的光电器件称光敏电阻。

光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。

所需单元及部件：电机控制单元、小电机、F/V 表、光电传感器、＋5V 电源、可调±2V －±10V 直流稳压电源、主副电源、示波器；硅光电池、直流稳压电源、数字电压表；光敏电阻、直流稳压电源、电桥平衡网络中W1电位器、F/V 表。

实验步骤（一）：光电传感器测转速实验图1 测速电路图1.在传感器的安装顶板上，拧松小电机前面的轴套的调节螺钉，连轴拆去电涡流传感器，换上光电传感器。

将光电传感器控头对准小电机上小的白圆圈（反射面），调节传感器高度，离反射面2mm —3mm 为宜。

2.传感器的三根引线分别接入传感器安装顶板上的三个插孔中（红色接＋2V ，黑色接地，兰色接Vo ）。

再把Vo 和地接入数显表（F/V 表）的Vi 和地口。

3.合上主、副电源，将可调整±2V －±10V 的直流稳压电源的切换开关切换到±4V ，在电机控制单元的V ＋处接入＋4V 电压，调节转速旋钮使电机转动。

物联网工程实践实验报告实验名称：物联网综合应用实验（一）班级：姓名：学号：实验日期：20202年月日完成日期：20202年月日实验五物联网传感器应用实验一、实验目的1.了解气压传感器的工作原理和功能测试2.了解磁场传感器的工作原理和功能测试3.了解红外对射传感器的工作原理和功能测试4.了解烟雾传感器的工作原理和功能测试5.了解继电器控制模块的工作原理和功能测试二、实验设备PC机，CES-IOT6818实验箱，Zigbee 传感网络套件：协调器、传感器模块、仿真器、MiniUSB。

三、实验原理气压传感器1. 气压传感器模块的基本参数(1) 输出信号: RS232:(2)串口数据格式:115200bps, N,8, 1;(3)压力范围: 300~1100hPa (海拔9000米~-500 米)(4)电源电压: 1.8V~3.6V (VDDA)，1.62V~3.6V (VDDD)(5) LCC8封装:无铅陶瓷载体封装(LCC)(6)低功耗: 5μuA，在标准模式(7) 高精度:低功耗模式下，分辨率为0.06hPa (0.5米)(8) 高线性模式下，分辨率为0.03hPa (0.25 米)(9) MSL1 反应时间: 7.5ms(10)12C接口2.串口协议格式说明当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的:FE11767900000403EC030000000000000000F6从左到右，数据表示意义如下FE:表示头字节11: 表示从后一位开始到结尾的数据长度76 79:表示终端的地址0000:表示父节点的地址04: 教学平台编号03: 气压传感器编号EC03:大气压强0000000000000000:预留的位置F6:校验位3.数据处理过程通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android系统)中将数据进行的处理和显示（六）磁场传感器1. 磁场传感器模块的基本参数(1) 输出信号: RS232;(2)串口数据格式:115200bps, N, 8, 1;(3) 12-bitADC与低干扰AMR传感器，能在8高斯的磁场中实现5毫高斯分辨(4) 内置自检功能(5)低电压工作(2.16-3.6V) 和超低功耗(100uA)(6) 内置驱动电路(7) 12C数字接口(8)磁场范围广(+/-8Oe)(9)无引线封装结构(10)最大输出频率可达160Hz2.串口协议格式说明当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的:FE1I7579000004194C04000000000000000048从左到右，数据表示意义如下FE:表示头字节11:表示从后一位开始到结尾的数据长度7579:表示终端的地址0000:表示父节点的地址04:教学平台编号19:磁场传感器编号4C04:磁场旋转角度0000000000000000:预留的位置48:校验位3.数据处理过程通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android 系统)中将数据进行的处理和显示。

传感器实验报告传感器实验实验⼀、电阻应变⽚传感器1．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) 了解半桥的⼯作原理，⽐较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点(3) 了解全桥测量电路的原理及优点。

(4) 了解应变直流全桥的应⽤及电路的标定。

2．实验数据整理与分析由以上两趋势图可以看出，其中⼀个20.9997R =,另⼀个20.9999R =，两个的线性都较好。

其中产⽣⾮线性的原因主要有：（1）04x R e e R R ?=+?，0e 和R ?并不成严格的线性关系，只有当0R R ?<<才有04x Re e R=，所以理论上并不是绝对线性的，总会出现⼀些⾮线性。

（2）应变⽚与材料的性能有关，这也可能产⽣⾮线性。

（3）实验中外界因素的影响，包括外界温度之类的影响。

为什么半桥的输出灵敏度⽐单臂时⾼出⼀倍，且⾮线性误差也得到改善？答：单臂：04x R e e R ?=半桥：1201()2x R R e e R R ??=-灵敏度公式：U S W=；所以半桥测量时是单臂测量的灵敏度的两倍。

0k 受电阻变化影响变得很⼩改善了⾮线性误差。

3．思考题a ．半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。

解：邻边 b ．桥路（差动电桥）测量时存在⾮线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在⾮线性（2）应变⽚应变效应是⾮线性的（3）调零值不是真正为零。

解：（1）（2）（3）。

c ．全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）值R 相同时，即R1＝R3，R2＝R4，⽽R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。

解：（1）d ．某⼯程技术⼈员在进⾏材料拉⼒测试时在棒材上贴了两组应变⽚，如何利⽤这四⽚电阻应变⽚组成电桥，是否需要外加电阻。

解：可组成全路电桥实验⼆差动变压器1.实验⽬的(1)了解差动变压器的⼯作原理和特性(2)了解三段式差动变压器的结构(3)了解差动变压零点残余电压组成及其补偿⽅法(4)了解激励频率低差动变压器输出的影响2.实验数据整理与分析实验A中产⽣⾮线性误差的原因：（1）存在零点残余电压（2）零点附近波动较⼤（3）读数时的⼈为误差分析产⽣零点残余电压的原因，对差动变压器的性能有哪些不利影响。

传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定⼯艺粘贴电阻应变⽚来组成。

⼀种利⽤电阻材料的应变效应将⼯程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过⼀定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变⽚将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

可⽤于能转化成变形的各种⾮电物理量的检测，如⼒、压⼒、加速度、⼒矩、重量等，在机械加⼯、计量、建筑测量等⾏业应⽤⼗分⼴泛。

根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最⼤偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。

四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。

从⽽将ΔR转换成ΔV。

2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。

所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。

3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。

4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。

实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。

数字电⼦秤实验原理如图5—1。

本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为⼀台原始电⼦秤。

图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。

实验五霍尔传感器位移特性实验（共2页）（一）直流激励时位移特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用。

二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。

三、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，其中K H为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。

四、实验内容与步骤1．按图5-1接线。

图5-1 霍尔传感器直流激励接线图2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“1cm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。

3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-1及5-2。

五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。

2．何为霍尔效应？制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？（二）交流激励时位移特性实验一、实验目的：了解交流激励时霍尔传感器的特性二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。

三、实验原理：交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。

四、实验内容与步骤：1．接线如下图5-2。

图5-22．调节振荡器的音频调频和音频调幅旋钮，使音频振荡器的“00”输出端输出频率为1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不应过大，否则烧毁霍尔组件）。

3．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表为零。

4．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-3及5-4。

五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。

现代(传感器)检测技术实验实验指导书目录1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验3、实验二霍尔传感器转速测量实验4、实验三光电传感器转速测量实验5、实验四E型热电偶测温实验6、实验五E型热电偶冷端温度补偿实验7、德普施可重组虚拟仪器检测平台装置简介实验一直流全桥的应用—称重实验实验二光电开关的测速实验实验三铂电阻温度传感器的特性及温度测量实验实验四霍尔传感器转速测量实验西安交通大学自动化系2015.10THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。

实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。

1.主控台(1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调；(2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能；(3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能；(4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V；(5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级；(6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能；(7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm；(8)计时器：0～9999s，精确到0.1s；(9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。

2.检测源加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C；转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm；振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。

实验五：用“双踪示波比较法”测量传感器的标定值一、 实验目的 1、理解传感器标定值的概念；2、学习用“双踪示波比较法”测试未制传感器标定值。

二、 实验仪器安装示意图三、 实验原理双踪示波比较法是采用双踪示波，同时看两个通道的信号波形，其中一通道是已知标定值的参考信号，另一通道是待测标定值的信号，通过对波形的幅值进行比较来确定简谐振动信号的频率。

用光标读取已知灵敏度为CHO S 的传感器参考信号峰峰值A 0mv ，灵敏度适调的示值设为SHO K ，信号放大了EO K 倍，再读取待测传感器的峰峰值Amv ，灵敏度适调的设值为SH K ，信号放大了E K 倍。

由于两个传感器在同一个位置，实测振动量应相等。

则DASP 参数设置表中的设定值K 为（参考实验三中的标定值计算）：K=SHECH K K S ⨯×K D ×1000 （mv/U ）ZJ-601A 型振动教学试验仪的加速度标称值为K Da =25（mv/m/s 2）；速度标称值为K Dv =25（mv/mm/s ）即： S AS A =0如果两种传感器的输出类型不一样，可根据加速度、速度和位移之间的微积分关系：a=ωv=ω2d转换成相同的物理量。

通过测量电压量A 0和A ，就可以确定出未知传感器的灵敏度。

S A A S =四、 实验步骤1、安装仪器将传感器安装在梁的中部，上下对齐，如安装示意图所示，把已知标定值的压电加速度传感器安装在梁的下面，接入ZJ-601A 型振动教学试验仪第一通道的压电加速度传感器输入端，待测档定值的速度传感器安装在梁的上面，接入ZJ-601A 型振动教学试验仪第二通道的压电传感器输入端。

输出分别对应采集仪的第一和第二通道。

2、打开ZJY -601A 型振动教学试验仪的电源开关，拨到灵敏度适调，用螺丝刀调节灵敏度适调，输入传感器的灵敏度。

ZJ-601A 型振动教学试验仪的设置：第一通道为加速度“a(m/s 2)”档，第二通道为速度“v(mm/s)”。