传感器实验报告
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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。⽤哪些⽅法可以减⼩零点残余电压。
答：
原因：差动变压器的两个次级绕组的微⼩差异导致两个次级绕组的感应电势数值不等；初级线圈中材料材质的不完全均匀性；激励电流的波形失真等导致零点残余电压的产⽣。
不利影响：零点残余电压造成了零点附近不灵敏，影响电路正常⼯作。
减⼩⽅法：主要有三⽅⾯途径：从设计和⼯艺上保证结构对称性；选⽤合适的测量线路；采⽤补偿线路。
⽐较两种补偿电路的优缺点：
图1-2-1的补偿电路优点是可以先测定零点残余电压，再通过⼿动调节的⽅式达到零点补偿的效果，可以准确地实现零点补偿。缺点是过程⽐较⿇烦，耗时较多。
图1-2-3补偿电路的优点是具有反馈回路，可以⾃⾏调整达到零点补偿效果，更加⽅便，设计得当补偿精度可以达到很⾼；缺点是不能读出零点残余电压。3. 思考题
1、⽤差动变压器测量较⾼频率的振幅，例如1KHZ的振动幅值，可以吗？差动变压器测量频率的上限受什么影响？
解：可以，但需满⾜222p p w L R ，减⼩0U 受频率的影响。当初级过⾼时，会使得线圈寄⽣电容增⼤，对性能稳定不利。
2、试分析差动变压器与⼀般电源变压器的异同？
答：差动变压器⼀般⽤于作为检测元件，⽤于测量位移、压⼒、振动等⾮电量参量，它既可⽤于静态测量，也可⽤于动态测量。⽽⼀般变压器⼀般作为电源变换部件或者信号转换部件。它们的相同点在于都利⽤电磁感应原理。
实验四霍尔式传感器 1. 实验⽬的(1) 了解霍尔式传感器原理与应⽤ (2) 了解霍尔式传感器的结构特点
2. 实验数据整理与分析
归纳总结霍尔元件的误差主要有哪⼏种，各⾃的产⽣原因是什么，应怎样进⾏补偿。
答：(1) 零位误差。零位误差是由电阻分布不均匀，控制电极接触不良，电流分布不均匀等产⽣不等位电势造成的。补偿⽅法是加⼀个电势。
（2）温度误差。由于半导体其霍尔系数、电阻率等系数对温度变化敏感，导致产⽣温度误差。补偿⽅法是采⽤恒流源供电并在输⼊回路中并联电阻。3. 思考题
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化。
答：磁场强度⽔平⽅向分布的变化。
实验五温度传感器1.实验⽬的
(1)了解常⽤的集成温度传感器基本原理、性能与应⽤
(2)了解热电阻的特性与应⽤
(3)了解热敏电阻的特性与应⽤
2.实验数据整理与分析
简单说明AD590的基本原理，讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点：
答：AD590的基本⼯作原理是将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同⼀芯⽚上，它能直接的给出正⽐于绝对温度的理想线性输出。
电流输出型集成温度传感器不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的⼲扰。具有很好的线性，测量精度⾼，同时相当于⼀个恒流源，则电流的波动会引起相应的误差。
电压输出型集成温度传感器是通过电压的输出，所以灵敏度⾼，但是易受电压噪声的⼲扰。
总结Pt100热电阻传感器的优缺点：
答：优点：外形尺⼨细⼩，抗震性强，长期稳定性好，⾃动化⽣产使其⼀致性好，热响应时间短，热容量低，复现性较好。
缺点：⼯作（采样）电流较⼩（1mA），⾃热较其它元件⼤。
