传感器技术实验指导书(105056)

实验一差动式传感器综合性实验一、实验目的1、了解差动技术在传感器中的应用2、掌握最佳线性度的求解方法二、实验内容1、观察下列三种差动式传感器的结构：（1）差动变压器传感器；（2）差动霍尔式传感器；（3）差动变面积电容式传感器；对观察结果进行描述并说明差动工作原理。

2、观察差动螺旋管式电感传感器差动性能；3、了解差动式传感器的性能特点；4、任选其中一种传感器进行位移测量实验，指出线性范围。

5、根据线性范围，进行最佳线性度计算，并与最小二乘线性度进行比较。

三、差动螺旋管式电感传感器差动性能演示差动螺旋管式电感传感器是由两个完全相同的单线圈螺管式自感传感器组成(1) 所需部件：利用差动变压器的衔铁和两个次级线圈构成差动螺旋管式电感传感器。

演示使用音频振荡器、测量电路电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头等部件。

(2) 演示步骤<1>按下图接线，将两个次级线圈分别接入示波器的两个通道。

注：此图表明，单线圈的电源电压由初级线圈的电源电压耦合产生观察两个单线圈螺管式自感传感器的输出端口波形。

两波形是否同相？当衔铁处于中间位置时，两波形的幅值是否相等？<2>上、下移动衔铁，观察两端口波形的幅值是否发生变化。

<3>将次级线圈接入电桥的相邻两臂(构成差动式传感器，示波器的一个通道显示其输出值)。

上、下移动衔铁观察传感器输出，输出值是否在“＋”、“0”、“－”之间变化（过零翻转）。

<4>讨论观察结果。

四、实验报告1、写出综合传感器实验仪上应用差动技术的传感器名称及结构特点,并画出结构示意图。

2、说明上述各种传感器的差动工作原理。

3、根据所选传感器的位移测量实验完成下列内容：（1） 原始数据记录。

（2） 最小二乘法线性度求解。

（3） 最佳线性度求解。

（4） 二个线性度值的比较分析。

附件一:差动螺旋管式电感传感器位移测量(1)差动变压器二个次级线圈组成差动状态，音频振荡器LV 端做为恒流源供电，差动放大器增益适度。

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。

传感器技术实训指导书目录实验一 K型热电偶测温实验 (3)实验二扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 (6)实验三光敏电阻基本特性实验 (6)实验四霍尔传感器位移特性实验 (10)实验五电容传感器动态特性测量 (12)实验六湿敏、气敏传感器的测量 (14)实验七霍尔式转速传感器测速实验 (16)实验八光电转速传感器测速实验 (17)实验九差动变压器的振动测量 (18)实验十应变式传感器特性实验........................ 错误！未定义书签。

实验十一光纤传感器位移特性实验 (20)实验一 K型热电偶测温实验一、实验目的：了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器：智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。

三、实验原理：热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图1-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。

图1-1（a）图1-1（b）两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。

当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势E T，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图1-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。

实验表明，当E T较小时，热电势E T与温度差（T-T0）成正比，即E T=S AB（T-T0）（1）S AB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。

热电偶的基本定律：（1）均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。

（2）中间导体定律用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势E AB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。

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。

《传感器技术》实验指导书权义萍南京工业大学自动化学院目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3)实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7)实验三电容式传感器的位移特性实验 (9)实验四压电式传感器振动实验 (11)实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13)实验六电涡流传感器综合实验 (15)实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)实验一金属箔式应变片单臂、半桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，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为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用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。

，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。

不同受力方向的两只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。

当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。

可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。

4 传感测试技术基础实验4.1概述传感器也称为探测器、变换器或变送器，是能够把自然界的各种物理量和化学量转变为电信号再经过电子电路、仪器仪表或计算机进行处理，从而对这些量进行检测和控制。

传感器测试技术也称为非电量电测技术。

在机械量测量中，非电量被测参数主要有：位移、速度、加速度、力、压力、扭矩、转速、应力、应变、声音、振动等等。

传感器种类繁多，千差万别。

一种传感器可以用来测量多种被测量，一种被测量也可以用多种不同的传感器来测量。

通常传感器的分类可以用转换原理来分类，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器等等。

也可以按被测量来分类，如位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、压力传感器、扭矩传感器等等。

无论何种传感器，它作为测量与控制系统的首要环节，应能达到快速、正确、可靠并且经济地实现信息采集和转换的基本要求。

即：（1）传感器要有足够的容量——传感器的工作范围或量程足够大，具有一定的过载能力；（2）传感器要与系统匹配性好，灵敏度高——输出量与被测量之间具有确定的线形关系；（3）传感器反应速度快，工作可靠性好；（4）传感器适用性和适应性强——对被测对象影响小，内部噪声小又不易受干扰；（5）传感器精度适当，稳定性好——静态、动态响应要满足要求；（6）使用经济——成本底、寿命长。

（7）工程中要综合考虑上述要求，使用时应尽量满足上述要求。

[1]4.2 CSY系列传感器系统综合实验台4.2.1 CSY系列传感器系统综合实验台简介CSY系列传感器系统综合实验台为完全模块式结构，分主机和实验模块二部分。

主机由实验平台，传感器系统，交、直流信号源，温控电加热源，位移机构、振动机构、仪表显示、电动气压源、数据采集处理和通信系统（RS232接口）等组成。

实验模块有13个，每个包含一种或一类传感器及实验所需的电路和执行机构。

实验时模块可按实验要求灵活组合，仪器性能稳定可靠，方便实用。

目录使用说明实验内容（各型传感器实验仪按需选用）实验一箔式应变片性能——单臂电桥实验二箔式应变片三种桥路性能比较实验三箔式应变片的温度效应实验四应变电路的温度补偿实验五半导体应变片的性能实验六半导体应变片直流半桥测试系统实验七箔式应变片与半导体应变片性能比较实验八移相器试验实验九相敏检波器试验实验十箔式应变片组成的交流全桥实验十一激励频率对交流全桥的影响实验十二交流全桥的应用——振幅检测实验十三交流全桥组成的电子秤//实验十四差动变压器性能实验十五差动变压器零残电压的补偿实验十六差动变压器的标定实验十七差动变压器的振动测量实验十八差动螺管式电感传感器位移测量实验十九差动螺管式电感传感器振幅测量实验二十激励频率对电感传感器的影响实验二十一热电式传感器——热电偶实验二十二热敏式温度传感器测温实验实验二十三P—N 温度传感器实验二十四光纤位移传感器——位移测量实验二十五光纤传感器——转速测量实验二十六光电传感器的应用——光电转速测试实验二十七霍尔式传感器的支流激励特性实验二十八霍尔式传感器的交流激励特性实验二十九霍尔式传感器的应用——振幅测量实验三十霍尔式传感器的应用——电子秤实验三十一电涡流式传感器的静态标定实验三十二被测材料对电涡流传感器的特性的影响实验三十三电涡流式传感器的振幅测量实验三十四电涡流传感器的称重实验实验三十五电涡流传感器电机测速试验实验三十六磁电式传感器实验三十七压电加速度传感器实验三十八电容式传感器特性实验三十九力平衡式传感器实验四十双平行梁的动态特性——正弦稳态相应实验四十一微机检测与转换——数据采集处理使用说明CSY系列传感器系列实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。

其特点是集被检测、各种传感器、信号与激励、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。

通过实验指导书所提供的数十种实验举例，能完成包含光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的测试实验。

通过这些实验，实验者可以对各种不同的传感器计测量电路原理组成有直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发出新的实验内容。

传感器技术实训指导书系部：班级：学号：姓名：一、实训目的设计一个楼道光控照明灯系统。

当有光照强度大于等于400Lux 时，照明灯熄灭；当光照强度小于400Lux时，照明灯点亮。

根据应用条件选型一种光敏传感器，分析传感器测量电路的工作原理、分析CC2530硬件电路找到其与测量电路的接口、编写代码。

二、实训工具：电脑、实验箱（物联网无线传感器开发套件）。

三、纪律要求：（1）每天记录考勤，分签到和签退；（2）每天时时监督记录实训进度；四、考核要求：考核总分100分，分考勤、功能实现、实训报告。

三部分所占比例如下：（1）考勤（20%）：共5次，旷课一次20分；迟到视迟到时间按5-20分计；早退视早退时间按5-20分计；请假一次5分；（2）功能实现（40%）：视完成情况按0-100分计；（3）实训报告（50%）：视完成情况按0-100分计；五、实训说明：（1）实训报告中的项目实训总结包括内容：1）实训项目题目、实训项目的实训要求；2）实训内容中问题的答案总结；3）项目源代码；4）本次实训的收获总结，不少于200字。

5）功能实现图片（2）作品效果上交形式：1）实训报告以电子版形式上交。

2）实训报告严格按要求填写。

六、实训任务（一）根据现实使用要求，通过上网、图书馆、阅读期刊等方式，选型一种适用于楼道自动照明灯控制的光敏传感器。

光照度传感器的型号：参数数值参数数值最大电压亮电流最大功耗暗电流环境温度灵敏度响应时间价格（二）B160光照传感器测量电路工作原理分析（1）上图中电容器C2的作用是：保护，在进行电路分析时可以省略。

（2）图J2的10引脚ADC4与下图中ADC4标号一样，含义是：两个引脚连接起来（3）图中ADC4处电位为：高（4）光敏传感器输出的是电信号。

（三）CC2530的内部硬件电路的分析（1）当CC2530的LED1引脚为高电平时，LED灯D3点亮。

（2）光敏传感器采集的光照信号，最终输入到CC2530单片机的引脚上。

传感器技术实验指导书淮阴工学院电子工程系THSRZ-1型传感器系统综合实验装置简介实验台主要由试验台部分、三源板部分、处理（模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。

1. 实验台部分这部分设有1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、直流稳压电源±15V、+5V、±2-±10V、2-24V可调四种、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。

2. 三源板部分热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 o C转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 RPM(转/分)振动源：装有振动台1Hz—30Hz（可调）3. 处理（模块）电路部分包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块。

4. 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、作曲线图等处理，能对数据进行分析、存盘、打印等处理，实现软件为硬件服务。

二、实验内容结合本装置的数据采集系统，不用外配示波器，可以完成大部分常用传感器的实验及应用。

实验一、 金属箔应变片的性能研究实验1 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、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、万用表（自备）。

三、实验原理：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=K ε，式中ΔR/R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=Δl/l 为电阻丝长度相对变化。

传感器技术实验指导书2013年10月实验一 电阻应变片特性实验一、实验目的（1）了解金属箔式应变片的特性，掌握传感器的工作原理。

（2）明确掌握应变片在直流电桥中的几种接法，并通过每种接法的输入输出特性，分析应变式传感器和应变片的灵敏度与线性度。

(3 ) 了解温度对应变测试系统的影响。

二、实验设备CSY910传感器系统实验仪 三、实验原理应变片电阻式传感器采用悬臂梁，在梁的正反面贴有应变片电阻如图1所示。

利用这四个应变片电阻可构成一个测量桥路。

当在应变梁的自由端加载时，梁产生弯曲变形。

粘贴在表面的电阻应变片也随之图1 金属等强度悬臂梁实验架 图2 直流电桥接线板变形，从而阻值也偏离初始值。

若将应变片电阻构成不同的桥路，电桥的输出电压与所加载荷之间的关系就是应变特性。

图2所示电阻检测电路上的虚线是供使用者接上应变电阻或固定电阻值的电阻，并构成电桥，本身没接电阻。

以单臂电桥为例，直流电桥的输出表达式为))((424142310R R R R R R R R UU ++-=当R 1感受应变ε产生电阻增量ΔR 1时，电桥输出为440U K R R U U ε=∆=由此可见，应变片电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化，当面ΔR <<R 时，电桥的输出与应变成线性关系 四、实验内容（一）金属箔式应变片性能——单臂电桥所需单元及部件：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、主副电源。

旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F／V表打到2V档，差动放大增益最大。

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、左、右调节。

（2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）负（一）、地短接。

《传感器技术》实验指导书（07级微电子专业）刘海浪编桂林电子科技大学二ＯＯ九年五月目录实验一应变式传感器特性测试 2 实验二电感式传感器特性测试7 实验三霍尔传感器应用实验13 实验四传感器应用的计算机仿真16实验一应变式传感器特性测试一、实验目的1、掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能；2、了解学习全桥测量电路的构成及其特点、优点；3、比较单臂电桥与全桥的不同性能、了解其特点。

二、实验用器件与设备1、应变式传感器实验台；2、传感器实验箱；3、砝码；4、跳线；5、万用表等。

三、实验原理直流电桥原理：在进行金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验之前，我们有必要先来介绍一下直流电桥的相关知识。

电桥电路有直流电桥和交流电桥两种。

电桥电路的主要指标是桥路灵敏度、非线性和负载特性。

下面具体讨论有关直流电路和与之相关的这几项指标。

1、平衡条件直流电桥的基本形式如图1-1所示。

R1，R2，R3，R4为电桥的桥臂电阻，RL为其负载（可以是测量仪表内阻或其他负载）。

当RL ∞时，电桥的输出电压V应为V 0=E(433211R R R R R R +-+)当电桥平衡时，V0=0，由上式可得到R 1R 4=R 2R 3，或4321R R R R =（1-1）图1-1 直流电桥的基本形式式（1-1）秤为电桥平衡条件。

平衡电桥就是桥路中相邻两桥臂阻值之比应相等，桥路相邻两臂阻值之比相等方可使流过负载电阻的电流为零。

2、 平衡状态 单臂直流电桥：所谓单臂就是电桥中一桥臂为电阻式传感器，且其电阻变化为△R ，其它桥臂为阻值固定不变，这时电桥输出电压V 0≠0（此时仍视电桥为开路状态），则不平衡电桥输出电压V 0为V 0＝E R R R R R R R R R R ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆⎪⎭⎫ ⎝⎛341211114113 (1-2)设桥臂比n=12R R ，由于△R 1《R 1，分母中11R R ∆可忽略，输出电压便为V"0= E R R R R R R R R ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆⎪⎭⎫ ⎝⎛3412114113这是理想情况，式（1-2）为实际输出电压，由此可求出电桥非线性误差。

传感器和检测技术实验指导书目录第一章传感器实验仪使用说明 (1)1.1 传感器系统实验箱的组成 (1)1.2 传感器 (2)1.3 V9.0数据采集卡及处理软件 (3)1.4 调节仪简介 (4)1.5 温度源及温度控制原理简介 (16)第二章传感器与检测技术实验 (17)实验一应变片单臂特性实验 (17)实验二应变片半桥特性实验 (22)实验三应变片全桥特性实验 (23)实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较 (24)实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验 (25)实验六压阻式压力传感器的压力测量实验 (27)实验七差动变压器的性能实验 (29)实验八激励频率对差动变压器特性的影响 (32)实验九差动变压器零点残余电压补偿实验 (33)实验十差动变压器测位移实验 (34)实验十一差动变压器的应用—振动测量实验 (36)实验十二电涡流传感器位移特性实验 (38)实验十三被测体材质对电涡流传感器特性影响 (41)实验十四被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (42)实验十五电涡流传感器测振动实验 (42)实验十六K热电偶测温特性实验 (43)实验十七Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验 (49)实验十八线性霍尔式传感器位移特性实验 (54)实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 (57)实验二十磁电式传感器测转速实验 (58)实验二十一光电传感器测转速实验 (60)实验二十二光纤传感器的位移特性实验 (61)实验二十三气敏传感器实验 (63)实验二十四湿敏传感器实验 (65)第一章传感器实验仪使用说明1.1 传感器系统实验箱的组成CSY-XS传感器实验箱平面图如图1.1所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、数据采集卡、PC接口、软件等各部分组成。

图1.1 CSY-XS传感器实验箱平面图1、机头由应变梁(含应变片、PN结、NTC R T热敏电阻、加热器等)；振动源(振动台)；升降调节杆；测微头和传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座及温度源等组成。

实验设备简介（一）传感器种类：金属箔应变片式传感器、半导体应变片、电容传感器、电涡流传感器、霍尔位移传感器、光电传感器、磁电传感器、温度传感器和湿度传感器等。

（二）实验台信号及显示部分1、气压装置：由气泵、气压表、流量计、储气箱组成。

2、低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，V P-P值20V，Vi端插口可提供用作电流放大器。

3、音频振荡器：1～10kHz输出连续可调，V P-P值20V，180°为反相输出。

4、直流稳压电源：（1）±15V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出电流1.5A。

（2）±2V～±10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。

（3）2~24V可调直流电源5、数字式电压表：分20mv、2V、20V三档，由Vin接线口接出，在“显示选择”处显示。

6、频率/转速表：在Fin接线口接出。

（三）处理电路：由电桥电路、差动放大电路、光电变换电路等组成，具体见实验模板。

使用本仪器时打开电源开关，检查交、直流信号及显示仪表是否正常。

请注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各种传感器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。

传感器基础知识一、传感器的定义传感器（transducer 或senor）是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。

合格的传感器应该满足：输出电量都应当不失真地复现输入量的变化。

这主要取决于传感器的静态特性和动态特性。

二、静态特性传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。

通常，要求传感器在静态情况下的输出—输入关系保持线性。

1、线性度（非线性误差）在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程（F²S）输出值的百分比称为线性度。

非线性误差是以一定的拟合直线或理想直线为基准直线算出来的。

传感器技术实验指导书软件学院专业名称班级学生姓名学号实验成绩辽宁工业大学2019年7月目录实验一电阻应变式传感器特性实验 (3)实验二电容传感器特性实验 (7)实验三电涡流传感器特性实验 (10)实验四压电式传感器特性实验 (13)实验五热电式传感器特性实验 (15)实验六光电式传感器特性实验（综合性） (20)实验七霍尔传感器特性实验（选做） (25)实验八测速方法比较实验（选做） (29)附录一CSY2000系列传感器实验台说明书 (32)实验一电阻应变式传感器特性实验一、实验目的1．熟悉电阻应变式传感器的结构。

2．了解单臂、半桥和全桥测量电路工作原理和性能。

3．比较单臂与半桥、全桥的不同性能，了解各自特点及全桥测量电路的优点。

二、基本原理1、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为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。

电桥的作用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，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。

2、对半桥测量电路而言，不同受力方向的两只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。

当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。

3、全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U03＝KEε。

其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

三、实验仪器及材料1、应变式传感器实验模板（应变式传感器－电子秤）、砝码盘、砝码。

2、主控箱（数显表、±15V电源、±4V电源、电源地）。

传感器技术实验指导书淮阴工学院电子工程系THSRZ-1型传感器系统综合实验装置简介实验台主要由试验台部分、三源板部分、处理（模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。

1.实验台部分这部分设有1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、直流稳压电源±15V、+5V、±2-±10V、2-24V可调四种、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。

2. 三源板部分热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 o C转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 RPM(转/分)振动源：装有振动台1Hz—30Hz（可调）3.处理（模块）电路部分包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块。

4.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、作曲线图等处理，能对数据进行分析、存盘、打印等处理，实现软件为硬件服务。

二、实验内容结合本装置的数据采集系统，不用外配示波器，可以完成大部分常用传感器的实验及应用。

实验一、 金属箔应变片的性能研究实验1 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、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、万用表（自备）。

三、实验原理：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=K ε，式中ΔR/R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=Δl/l 为电阻丝长度相对变化。