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杭州电子科技大学测试技术及传感器实验报告

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测试技术与传感器 实验报告

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2012年12 月 日 实验一 一、金属箔式应变片性能——单臂单桥 实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 实验准备：预习 实验仪器和设备：直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、应变片、电压表。 实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。 实验注意事项：直流稳压电源打到4V档，接线过程应关闭电源，电压表打到2V档，如实验过程中指示溢出则改为20V档，接线过程注意电源不能短接。实验时位移起始点不一定在10mm处，可根据实际情况而定。为确保实验过程中输出指示不溢出，差动放大增益不宜过大，可先置中间位置，如测得的数据普遍偏小，则可适当增大，但一旦设定，在整个实验过程中不能改变。 实验内容： （1）观察双平行梁上的应变片、测微头的位置，每一应变片在传感器实验操作台上有引出插座。 （2）将差动放大器调零。方法是用导线将差动放大器正负输入端相连并与地端连接起来，然后将输出端接到电压表的输入插口。接通主、副电源。调整差动放大器上的调零旋钮使表头指为示零。关闭主副电源。 （3）根据图1的电路结构，利用电桥单元上的接线座用导线连接好测量线路（差动放大器接成同相反相均可）。

（4）检查测微头安装是否牢固，转动测微头至10mm刻度处，并调整旋紧固定螺钉，使测微头上下移动至双平行梁处于水平位置（目测），测微头与梁的接触紧密。 （5）将直流稳压电源开关打到4V档，打开主副电源，预热数分钟，调整电桥平衡电位器W1，使电压表指示为零。调零时逐步将电压表量程20V档转换到2V档。 （6）旋动测微头，记下梁端位移与电压表的数值，每一圈0.5mm记一个数值。根据所得结

果计算系统灵敏度S，并作出V一X关系曲线。XVS ，其中V为电压变化，X为相

应的梁端位移变化。 （7）按最小二乘法求出拟合直线，并求线性度误差，最后根据拟合直线求灵敏度。 （8）在最大位移处，以每0.5mm减至原始值，记录反行程下的示值，根据所得结果算出滞

A R2

R1 Rx V

r

R3 W1

-4V

+4V

图 1 仪器上的电桥模块及单臂电桥接线图 RX R2 R1 RX

电桥 W2

nFCkWWrRRR20222110350321 W1 r c 后误差Hr。 位移（mm） 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 电压（mV） 正行程 0 13 27 40 53 67 81 95 109 124

电压（mV） 反行程 1 13 26 39 52 66 80 94 109 124

V-X

013274053678195109124113263952661241099480020406080100120140

0246810121416位移/mm

电压/mVV1

V2

按照最小二乘法拟合，用matlab编程得直线表达式为：9.27676.27XV （6）因为图形呈线性关系，所以灵敏度S=(124-0)/(14.5-10)=2705mv/mm； （8）最大误差为1mm；所以滞后误差为r=1/124*100%=0.8%； 思考题： 1．本实验电路对直流稳压源、差动放大器有何要求？它们对输出结果影响怎样？

直流稳压源输出稳定，差动放大器要调零。 由于直流稳压源的输出和差动放大器都会影响电压表的示数，如果直流稳压源和差动放

大器不符合要求，那么4R的变化将不能通过电压表的示数变化反映出来，起到了干扰实验的作用。

二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能。 实验准备：预习 实验仪器和设备：直流稳压电源、差动放大器、电桥、应变片、电压表、测微头 实验原理：当电桥平衡（或调整到平衡）时，输出为零，当桥臂电阻变化时，电桥产生相应输出。 实验注意事项：直流稳压电源打到4V档，电压表打到2V档，实验过程还须注意的事项： （1）在连线和更换应变片时应将直流稳压电源关闭。 （2）在实验过程中如有发现电压表过载，应将量程扩大。 （3）在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。 （4）接全桥时请注意区别各应变片的工作状态与方向，不得接错。 实验内容： （1） 按单臂电桥实验中的方法将差动放大器调零。

(2) 按图2接线，图中4R为应变片，其余为固定电阻，r及1W为调平衡网络。 （3）调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到士4V档。选择适当的放大增益。然后调整电桥平衡电位器，使电压表示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。 （4）向上旋转测微头，使梁向上移动每隔0.5mm读一个数，将测得数值填入下表： 位移（mm） 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5

电压（mV） 0 13 27 40 53 67 81 95 109 124 （5）保持差动放大器增益不变，将3R换为与4R工作状态相反的另一应变片（一片为拉时，另一片为压），形成半桥，调好零点，同样测出读数，填入下表： 位移（mm） 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5

电压（mV） 0 27 55 81 107 134 160 186 210 236 （6）保持差动放大器增益不变，将1R，2R两个电阻换成另两片相反工作的应变片，接成一个直流全桥，调好零点，将读出数据填人下表： 位移（mm） 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5

电压（mV） 0 55 109 162 215 270 321 378 425 482 （7）在同一坐标纸上描出三根X一V曲线，比较三种接法的灵敏度，并分析实验结果：

图 2 全桥电路 R3 R4 V r R1 R2 W1

–4V

+4V V-X

13274053678195109124027558110713416018621023655109162215270321378425482

01002003004005006000246810121416位移/mm电压/mvV1V2V3

由图中的斜率可以知道V3的斜率最大，由灵敏度的定义可知道全桥的灵敏度最高，半桥的灵敏度次之，单臂电桥的灵敏度最低。

五、思考题

1．如用最小二乘法拟合三根X一V曲线，写出各自的线性化方程。理论上三种接法中哪一种线性最好？对实际结果是否符合理论情况作出具体分析。

根据最小二乘法拟合直线，得到线性化方程： 单臂（4R为应变片）：9.27676.27XV

线性误差%100max1FSLYL=%10012262.3=%97.2 半桥（3R和4R为应变片）：467.493467.49XV 线性误差%100max2FSLYL=%10022434.1=0.60% 全桥（1R、2R、3R和4R都为应变片）：176.996694.99XV 线性误差%100max3FSLYL=%10045076.1=%39.0 通过上述比较所得，线性度：单臂

实验二 应变片与交流电桥、应变片电桥的应用 一、相敏检波器、移相器实验 实验目的：了解相敏检波器的原理和工作情况。 实验准备：预习 实验仪器和设备：相敏检波器、音频振荡器、移相器、直流稳压电源、低通滤波器、电压表、双踪示波器 实验原理：相敏检波利用参考端电压的极性不同，导致输入—输出相位发生改变的原理。 实验注意事项：参考输入端1（DC）与参考输入端5（AC）不能同时接线。由于作为电子开关的场效应管3DJ7H性能所限，相敏检波器输出有两个半波不一样的现象。 实验内容： （1）把音频振荡器的输出电压（0°输出端）接至相敏检波器的输入端4。 （2）将直流稳压电源打到2V档，把输出电压（正或负均可）接到相敏检波器的参考输入端1（DC）。参考输入端也称相敏检波器的控制端，控制信号是直流时，接1，交流时接5。

（3）把示波器的两根输入线分别接到相敏检波器的输入端和输出端，观察输入和输出波形的相位关系和幅值关系。 （4）改变参考输入端1的电压极性，观察输入输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入与输出 同 相，当参考电压为负时，输入与输出 反 相，此电路的放大倍数为 1 倍。 （5）从音频振荡器的0°输出插口输出信号再接一根线至移相器输入端，移相器的输出端与相敏检波器的参考输入端5（AC）之间连接起来，此时应断开参考输入端1的连线。保持原相敏检波器的信号输入端与音频振荡器0°输出插口的连接。 （6）将示波器的两根输入线分别连到相敏检波器输入端和参考输入端5，调整移相器，使两个信号同相位。再将接相敏检波器参考输入端5的示波器的探头移至相敏检波器输出端，观察示波器上的两个波形。 由此得出：相敏检波器和移相器组合整形电路的作用是将输入的 全 波转变成 半 波。 （7）将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接起来，低通滤器的输出端接至电压表的输入端（20V档）。 （8）适当调整音频振荡器的幅度，仔细观察示波器的波形和电压表读数变化，然后将相敏检波器的输入端接到音频振荡器的180°输出插口，保持移相器接0°不变，观察示器波的

图3 相敏检波器 W1 51K R5 2.2K

5 1 3

2

6 4

R2 22K R1 30K R3 30K A1

A2

R4 30K

场效应管 IN OUT 1 2 3 4

5 AC

6 DC

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传感器测试实验报告

传感器测试实验报告

实验一直流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用O二、基本原理：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现彖称为霍尔效应。

具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H=K K IB,当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为U k X =H,式中k—位移传感器的灵敏度。

这样它就可以用来测量位移。

霍尔电动势的极性表示了元件的方向。

磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输岀线性度就越好。

三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V直流电源、测微头、数显单元。

四、实验步骤：1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。

1、3为电源±5V,2、4为输出。

2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rwl使数显表指示为零。

图9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图3、测微头往轴向方向推进，每转动0・2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表表9— 1作岀v-x曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。

五、实验注意事项：1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。

2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V,否则将可能烧毁霍尔元件。

六、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？七、实验报告要求：1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。

2、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。

实验二集成温度传感器的特性一、实验目的：了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。

二、基本原理：集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给岀正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于一50°C — + 150°C之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极一发射极电压与温度成线性关系。

传感器试验报告

传感器试验报告

传感器试验报告1. 引言本报告旨在对传感器进行试验，并对试验结果进行分析和总结。

传感器是一种能够感知和检测物理量并将其转化为电信号的装置，广泛应用于各个领域，如工业控制、环境监测和健康管理等。

通过对传感器的试验，我们可以评估其性能和可靠性，并为后续应用提供参考和指导。

2. 试验目的本次试验旨在：- 检测传感器的灵敏度和准确性；- 评估传感器在不同条件下的稳定性；- 分析传感器与环境的互动关系。

3. 试验装置我们使用的试验装置包括：- 传感器：型号 xxx，规格 xxx；- 数据记录器：型号 xxx，主要用于记录传感器输出值；- 控制设备：用于控制试验条件，如温度、湿度、光照等。

4. 试验步骤1. 设置试验装置：将传感器连接到数据记录器，并根据实际需要设置合适的试验条件。

2. 测量初始值：记录传感器在没有外界干扰下的初始数值。

3. 更改试验条件：依次改变温度、湿度、光照等试验条件，记录传感器的输出值。

4. 分析数据：将记录下的数据进行整理和分析，观察传感器的反应和变化趋势。

5. 试验结果与分析根据试验数据和对比分析，我们得出以下结果：- 传感器的灵敏度较高，在不同试验条件下都能快速反应并准确测量物理量。

- 传感器对温度和湿度变化较为敏感，在高温和高湿度环境下的输出值有一定程度的偏差。

- 传感器在光照条件变化时表现稳定，输出值与光照强度呈线性关系。

6. 结论与建议根据以上试验结果与分析，我们得出以下结论和建议：- 传感器具有较高的灵敏度和准确性，适用于对物理量进行精确测量的场景。

- 在实际应用中，应考虑传感器对温度和湿度的敏感程度，合理控制环境条件。

- 对于需要测量光照强度的场景，可优先考虑采用本传感器，以获得更稳定、准确的测量结果。

7. 参考文献[1] 传感器手册，xxx出版社，20xx年。

[2] xxx技术标准，xx部分，xx章节。

以上为传感器试验报告，供参考。

传感器与检测技术实验报告一

传感器与检测技术实验报告一

传感器与检测技术实验报告一、电容传感器1.传感器图片2.应用场景该传感器可以对多处样地、不同土壤深度的水分含量进行长期连续监测。

3.测量原理CSF13系列土壤水分传感器基于频率反射FDR原理，是一种电介质型传感器，由于水的介电常数非常高(80)，土壤为(3-10) 。

因此当土壤中的水分含量变化时，土壤的介电常数也随之发生相当大的变化。

本系列的壤水分传感器电路把温度变化对测定的影响减小。

采用了数字化技术和耐用材料，测量精度高且价格低廉。

4.传感器原理通过100MHz频率下测量传感器.上电容的变化，从而测量插入介质的介电常数。

5.比较温度稳定性好，结构简单，适应性强，静电引力小，动态响应好，可以实现非接触测量、具有平均效应，输出阻抗高，负载能力差，寄电容影响大输出特性非线性二、压电传感器1.传感器图片2.应用场景压电式测力传感器，压电式加速度传感器3.测量原理压电效应，由于受外力作用后，回路的输入阻抗为无穷大时，压电传感器无法进行静态测量。

但现实中并不如此，因此，压电传感器只能测量动态应力。

4.传感器原理压电式传感器工作原理主要是基于压电效应，使用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再开展相关精确测量工作的精确测量精密仪器，例如很多压力变送器和压力传感器。

压电传感器不能够应用在静态的精确测量当中，根本原因是受到外力作用后的电荷，当控制回路有无限大的输入抗阻的时候，才能够得以保存下来。

5.比较频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。

缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差。

电子测试与实验技术实验报告

电子测试与实验技术实验报告

电子测试与实验技术实验报告1. 引言电子测试与实验技术是电子工程领域的基础实验课程之一，旨在培养学生熟悉常用电子测试仪器和实验技术，掌握电子电路的测试与调试方法。

本次实验报告旨在总结和分析所进行的电子测试与实验技术实验过程、结果和体会等相关内容。

2. 实验目的本次实验的目的是：•熟悉使用示波器、信号源、信号分析仪等基本电子测试仪器；•掌握调试电路的基本方法；•熟悉使用数字示波器进行信号的采集和分析；•学会使用多用途实验仪进行模拟与数字电路的测试。

3. 实验仪器和材料本次实验所使用的仪器和材料有：•示波器（型号：XYZ-123）•信号源（型号：ABC-456）•信号分析仪（型号：DEF-789）•多用途实验仪（型号：GHI-789）•电路板•电子元件等4. 实验内容4.1 基本电子测试仪器的使用在这一部分的实验中，我们熟悉了示波器的使用，包括调整示波器的触发方式、扫描速度和触发电平等参数，以及对信号源输出的波形进行观测和测量等操作。

4.2 电路调试方法的掌握在这一部分的实验中，我们学会了基本的电路调试方法，包括逐步接法、替代法、测电压法和测电流法等。

通过反复调试，我们找到了电路中出现问题的原因，并进行了相应的修正。

4.3 数字示波器的使用在这一部分的实验中，我们熟悉了数字示波器的使用方法，掌握了数据的采集和分析技巧。

通过对电路中的信号进行采集和观测，我们能够更清楚地了解信号的特性和变化规律。

4.4 模拟与数字电路的测试在这一部分的实验中，我们使用多用途实验仪对模拟和数字电路进行了测试。

通过连接适当的检测仪器和电路板，我们能够对电路中的信号进行测试和分析，验证电路的性能和正确性。

5. 实验结果与分析在本次实验中，我们成功完成了所有实验内容，并取得了以下结果和分析：•对基本电子测试仪器的使用具有一定的熟练度，能够准确地观测和测量电路中的信号；•掌握了基本的电路调试方法，能够准确地定位和解决电路中出现的问题；•熟悉了数字示波器的使用，能够对电路中的信号进行更详细的分析和观测；•使用多用途实验仪对模拟和数字电路进行了测试，能够准确判断电路的工作状态和性能。