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传感器实验指导书

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. . 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Ui，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。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 测试点UK 0.5V 1V 1.5V 2V 2.5V 3V 4V 4.5V . . （滑动电阻器不带负载时电压）

1k欧姆UR1（负载两端电压）

100K欧姆UR2（负载两端电压） 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。

O12345

UK

UR1UR2

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；XH2.54-2P弯座1个；XH2.54-2P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；4.7K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。 三、基本原理：

声控LED旋律灯工作电压3V-5.5V。其功能为：本电路制作成功后5只LED会随着音乐或是其它声音的节奏闪动起来，可放置于音响附近，让灯光为音乐伴舞！电路原理图如图1所示。

图1 声控LED旋律灯 当发出声音时，声音波传入声音传感器，声音传感器把声音波转换成电压波动。这个电压波动可以通过电容C2，传到Q1三极管的基极。然后这个电压波变Q1和Q2两级放大之后，输出较大的电压波。最后这个电压波使得5只LED闪动起来。 四、实验步骤：

1、领取元件，然后检查各个元件是否有损坏。 2、按照图1，焊接各个元件。 . . 3、检查元件是否有虚焊，短路等现象，无误后上电调试运行。 4、发出声音， 是否有LED亮， 是否出现LED按照声音的节奏显示和熄灭。若现象不正确，请出现调试。 5、当传感器是否感应有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少？ 五、实验报告容

1、 简述声音传感器的工作原理。 2、 调试运行“声控LED旋律灯”过程中，是否遇到虚焊、短路、连线错误等现象？如何解决的？

3、 电路板调试正常后，有声音的时候，LED有什么现象？没有声音的时候，LED灯有什么现象？ 4、 有声音或没有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少？ 5、 对本次实验进行小结，提出改进的建议。 .

. 实验三 热敏电阻测温实验 一、实验目的：

1、进一步了解热敏电阻温度传感器的分类和特性； 2、了解热敏电阻的测温方法； 3、掌握测温电路的原理。 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、传感器实验箱(测温模块、数字电压表模块)； 3、水容器、冷水、60℃以上热水、搅棒，把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行测量。 三、基本原理：

热敏电阻匹配阻值约10k欧姆。热敏电阻测温方法有2种。方法一公式法。NTC负温度系数热敏电阻 NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。公式如下：

R：周围温度T (K) 时的电阻值（K：绝对温度） R0：周围温度T0 (K) 时的电阻值，R0=10 000 Ω B：热敏电阻的B常数，B=3950 T：现在测量的温度，单位K T0：环境温度，通常t0为298K（绝对温度）（即：25度） 方法二：查表法型号： MF55-103F-3950F，温度与电阻值表格如下：

其他表格自己在网上查找 由NTC热敏电阻MF55-103F-3950F为温度传感器的测温电路如图1所示。 .

. 图1 热敏电阻测温电路 图1中，VCC点接电源电压5V，R电阻的阻值为8kΩ左右，C电容为10uf，其中电阻R与热敏电阻串联，中间的连接点为输出的电压Uout。当被测温度升高时该点电位降低，输出电压降低，以指示较高的温度值；反之当被测温度降低时，输出电压升高，以指示较低的温度值。 四、实验步骤：

1、准备好盛水容器、冷水、60℃以上热水、水银温度计、搅棒；把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行测量。 2、把传感器和水银温度计放入盛水容器中，接通电路电源。 3、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。直接将热敏电阻放入水中，用万用表直接测量热敏电阻的电阻值，将测量数据写入表1。 表3.1电阻值随温度变化数据 水温t(℃) 35 40 45 50 55 热敏电阻阻值/kΩ 4、将电阻R与传感器串联后，接入电源，进行测量输出电压。 5、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。电压表的电压值与温度之间有数学关系；温度不同时，输出电压值不同。用热敏电阻测量不同的温度的水，进行测量，将输出电压，填入表格2中。 表2 输出电压随温度变化的数据

水温t(℃) 40 45 50 55 60 65 70 75 80 输出电压（V）

6、作出V-t曲线，指出线性围，并求出灵敏度。 五、实验报告容

1、 整理实验数据，将表1和表2记录在实验报告中。 2、 当温度升高时，热敏电阻的阻值如何变化？热敏电阻的热电特性是PTC还是NTC呢？ 3、 根据表2的实验数据，以温度为x轴，输出电压为y轴，画出相应的趋势曲线，同时计算出温度与电压之间数学关系。

4、 分析趋势曲线可以得出的温度与输出电压U之间的变化关系是什么？如果使用的是PTC型热敏电阻，那么温度与输出电压之间的变化关系是什么？ . . 实验四 红外传感器应用实验

一、实验目的： 1、了解红外收发二极管的工作原理及应用； 2、掌握红外对管与放大器的组合电路调试。 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、传感器实验箱(红外模块、超声波模块、数字电压表模块)； 三、基本原理：

实验电路如图3.1所示。

32184U1ALM358567U1BLM358W310kL1LEDL2LEDD1PHOTOR11kR21kR350R410kR51k123J2CON3+5V+5V+5V+5V-12VL3LED+5V+5VW110kRR1RR1AB

C

图3.1 红外发射管在接到正12V电压时会发出峰值波长为940nm的红外光，W1为限流电阻，调节W1改变红外发射管的电流，电流越大，红外发射管的发射距离越远。而红外接收管则反接在+12V电压上，在没有接受到峰值波长为940nm的红外光是反映二级管的反相截止特性，A点电压相当于电源电压（12V）,当红外发射管（完全）接受到红外光时，红外接收管呈反向光电流增大，A点电压变小。(由于接收到的红外光的程度不同，红外接收管的导通程度也会不同，A点电压会有相应的误差。若红外接收管正向连接，则其表现为随遮挡而变化的电阻)。本实验电路为红外反射式电路，在一定围能若有物体挡住红外光，红外光反射回红外接受管，接受到信号后才生电平的变化。（注：黑色物体会把红外光吸收，无法反射） U1A为LM358的一个运放，这里的作用是作射随器，射随电路的特点是输出电压不变，电流放大一般用于输入，输出，缓冲级用于阻抗匹配。 U1B为LM358的另一个运放，这里的作用是做一个比较器，比较同相输入端与反相输入端的电压（即B点于C点）。当B点电压大于C点电压时，输出高电平（+12V）。当

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智能传感技术实验指导书-程(1)

智能传感技术实验指导书-程(1)

CSY10A 传感器系统实验仪实验指导书实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。

各款实验仪的传感器配置及布局是：(具体布局详见各款仪器工作台布局图)一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副平行式悬臂梁，梁上装有应变式、热敏式、P -N 结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。

平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符和表示。

其中六片为金属箔式片（BHF-350）。

横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。

片上标有“BY ”字样的为半导体式应变片，灵敏系数130。

热电式（热电偶）：串接工作的两个铜一康铜热电偶(T 分度)分别装在上、下梁表面，冷端温度为环境温度。

分度表见实验指导书。

P-N 结温度式：根据半导体P-N 结温度特性所制成的具有良好线性范围的集成温度传感器。

实验工作台左边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。

圆盘周围一圈安装有电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。

电感式（差动变压器）：由初级线圈Li 和两个次级线圈L 。

绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm 。

霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm 。

光电式传感器装于电机侧旁。

为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15V 直流电源，打开加热开关即能加热,工作时能获得高于温度30℃左右的升温。

以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最上端一排。

实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关。

二、信号及仪表显示部分：位于仪器上部面板低频振荡器：1~30Hz 输出连续可调，Vp-p 值20V ，最大输出电流1.5A ，Vi 端插口可提供用作电流放大器。

音频振荡器：0.4KHz~10KHz 输出连续可调，Vp-p 值20V ，180°、0°为反相输出，Lv 端最大功率输出1.5A 。

传感器与检测技术综合实验指导书

传感器与检测技术综合实验指导书

《传感器与检测技术综合实验》教学大纲编号：04262400课程名称：传感器与检测技术综合实验英文名称：Comprehensive Experiments of Sensors and Measurement Technology 实验指导书名称：传感器与检测技术综合实验指导书一、学时学分总学时：1周学分：1 实验学时：30 开课学期：6二、实验目的传感器与检测技术综合实验是自动化专业和生物医学专业的一门重要的专业性实验。

其任务是学生在学习专业理论课之后，需要对实际的传感器和检测技术有一个全面的认识，对传感器结构和组成以及工作原理有一个详细的了解，在此基础上能初步掌握各种传感器的使用，完成自动检测任务，为以后的学习和工作打好基础。

使学生熟悉和掌握电阻应变传感器、电感式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流式传感器、磁电式传感器、光纤、光电传感器、热电阻、热电偶传感器、压电传感器及半导体扩散硅压阻式压力传感器等传感器的使用，使学生了解双平行梁的动态特性—正弦稳态响应和力平衡式传感器的使用。

三、实验基本原理CSY-998B+传感器实验仪提供了12个综合实验项目。

该实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。

1.传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感的可动芯子）、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒。

2.显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V - ±10V分5档调节）、F/V数字显示表（可作为电压表和频率表）、（5mV-500mV)、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。

传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书

传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书

传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书过程操纵工程实验指导书谢春利、韩志敏大连民族学院机电信息工程学院2011年9月10日实验差不多要求1. 每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。

对所缺实验要在期末考试规定时刻内补齐，缺实验者不得参加期末考试。

2.每次实验课前，必须作到预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及需记录的参数等，认真做好预习报告。

在实验前，指导教师要检查预习结果并同意进行提咨询。

对不写预习报告，又回答不出咨询题者，不准做实验。

3.每次实验课前，学生须提早5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的预备工作。

4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。

在没有弄明白仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则因使用不当造成仪器设备损坏的，依照大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行方法》规定进行处理。

5.实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师承诺不得动用。

6.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。

坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，实验小组内要轮番接线、操作和记录等工作，无专门缘故，中途不得退出实验，否则本次实验无效。

7.实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情形下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。

实验中，专门是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情形，如发觉有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应赶忙断电，并请指导老师检查、处理。

8.实验过程中，如显现事故，就赶忙拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情形，并分析缘故和处理事故。

如有损坏外表和设备时，应赶忙提出，按有关规定处理。

9.每次实验终止，指导教师要对实验数据和结果进行，要经检查并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆线。

整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。

《机械工程测试技术基础》实验三 指导书

《机械工程测试技术基础》实验三 指导书

实验三光纤传感器原理及应用（1）一、实验目的1.了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。

2.了解光纤位移传感器用于测转速的方法。

二、实验仪器Y 型光纤传感器、测微头、反射面、差动放大器、电压放大器、数显电压表频率/转速表、转动源、示波器。

三、实验原理㈠反射式光纤位移传感器实验反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。

其原理如图4-1所示，光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。

光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。

当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。

显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。

随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。

反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。

图4-1 反射式光纤位移传感器原理图4-2 光纤位移传感器安装示意图㈡光纤传感器的测速实验利用光纤位移传感器探头对旋转被测物反射光的明显变化产生电脉冲，经电路处理即可测量转速。

四、实验内容与步骤㈠反射式光纤位移传感器实验1．光纤传感器的安装如图4-2所示，将Y 型光纤结合处安装在传感器固定支架上，光纤分叉两端插入“光纤插座”中。

探头对准镀铬反射板（铁质材料圆盘），固定在测微头上。

按图4-3接线，电压放大器的输出接直流电压表。

2．将测微头起始位置调到10cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。

3．将“差动变压器”与“电压放大器”的增益调节旋钮调到中间位置。

打开直流电源开关。

4．将“电压放大器”输出端接到直流电压表（20V档），仔细调节调零电位器使电压表显示为零。