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传感器实验

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实验一温度传感器实验
一、实验目的
掌握温度传感器的特性、工作原理及其应用。
二、实验原理
实验电路图如图1-2所示，R2用作加热电阻，R3为负温度系数热敏电阻NTC，用来检
测加热温度的变化，R3、R4、R5、R6组成全桥电路，当J1的1-2端、J2的1-2端断开时，
则桥路后面的精密仪器放大器的输入电压为0，此时可以通过调节电位器RW对放大电路进
行调0；当J1的1-2端、J2的1-2端接通时，则桥路的输出电压信号经放大调理电路放大，
从而在Uo的输出端得到随加热温度变化而变化的电压信号。
本实验中的温度传感器采用了热敏电阻，热敏电阻是一种对热敏感的电阻组件，一般用半导
体材料做成，可以分为负温度系数热敏电阻NTC（NegativeTemperaturecoefficientThermistor）
和正温度系数热敏电阻PTC
（PositiveTemperatureCoefficientThermistor），临界温度系数热敏
电阻CTR（CriticalTemperatureResistor）三种，本实验用的是负温
度系数热敏电阻NTC，NTC通常是一种氧化物的复合烧结体，特
别适合于C0300~100之间的温度测量，它的电阻值随着温度的
升高而减小，其经验公式为：0110TTBTeRR，式中，R0是
在25C0时或其他参考温度时的电阻，0T是热力学温度（K），B称为材料的特征温度，其
值
图1-1

与温度有关，主要用于温度测量。
NTC和PTC的特征曲线如图1-1所示：

图1-2
三、实验设备
万用表（自备）、温度传感器调理模块。
四、实验内容与步骤
1． 将“温度传感器调理模块”插放到相应的实验挂箱上；
2． 在确保上述模块插放无误后，从实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源（电源的大
小及正负极性不能接错）；
3． 进行调理电路的调零：先将“温度传感器调理模块”的拨动开关拨向下方（此时模
块上的灯暗）；用短路帽短接此模块上J1、J2下方的两个插脚，再调节电位器RW，用万用
表测量OU的两端，使输出电压为零；再把短路帽切换到J1、J2上方的两个插脚。
4． 调零完成之后，再把拨动开关拨向上方（模块上的灯亮），此时电阻R2处于加热状
态，用万用表测量OU的两端，在加热过程中，观测并记录输出电压的变化情况。
五、思考题
归纳总结NTC用作温度测量时应注意哪些问题，主要应用在什么场合，有哪些优缺点。
六、实验报告要求
1． 整理实验数据，分析热敏电阻NTC的阻值随温度变化的情况；
2． 画出热敏电阻NTC的温度特征曲线。
实验报告
实验名称： 传感器原理及应用
实验题目： 金属箔式应变片——单臂电桥性能
实验地点： 多学科楼三层
专业班级： 电信0901班 学号： 20090046
学生姓名： 张敏
指导教师： 常广志
2012年10月13日

实验二金属箔式应变片——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、 实验原理
应变片的安装位置如图2-2所示，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中
各电阻应变片已接入到“THVZ-1型传感器实验箱”上，从左到右依次为R1、R2、R3、R4。
可用万用表进行测量，R1=R2=R3=R4=350Ω。

图2-2应变式传感器安装示意图
金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效
应。
金属的电阻表达式为：
l
RS
（1）

当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长l，横截面积相应减小S，电阻率因
晶格变化等因素的影响而改变，故引起电阻值变化R。对式（1）全微分，并用相对
变化量来表示，则有：
RlSRlS

（2）

式中的ll为电阻丝的轴向应变，用表示，常用单位（1=1×610mmmm）。
若径向应变为rr，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比表示为
lrrl

（）
，因为SS=2（rr），则（2）式可以写成：

0
1212RlllkRlllll（）（）
（3）

式（3）为“应变效应”的表达式。0k称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k受
两个

因素影响，一个是（1+2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是（），是材
料的电阻率随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则

210k

，对半导体，0k值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉

伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数0k=2左右。
用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表
面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过调理转换
电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值，而根
据应力应变关系

E

（4）

式中σ——测试的应力；
E——材料弹性模量。
可以测得应力值σ。通过弹性敏感组件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转
换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分
为金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。
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组件，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=EKε/4，式中E为电桥供电电压，K为应变灵敏系数。
应变式传感器信号调理实验电路图如图2-1所示。
图2-1应变式传感器信号调理实验电路图
三、实验设备
THVZ-1型传感器实验箱中应变式传感器实验单元、砝码、万用表（自备）、信号调理
挂箱、应变式传感器调理模块。
四、实验内容与步骤
1． 将“应变式传感器调理模块”插放到相应的实验挂箱上，在确保上述模块插放无误
后，从实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源（电源的大小及正负极性不能接错）
2． 检查无误后，合上控制台电源开关，进行差动放大器调零，方法为：将应变式传感
器信号调理实验电路的输入端Ui与地短接，调节实验模板上调零电位器Rw2，使Uo端输
出电压为零，（万用表2V档测量）。关闭控制台电源。（注意：当Rw2的位置一旦确定，就
不能改变。）
3． 按图2-3将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板的R1）接入电桥作为一个
桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥，（R5、R6、R7在模块内已接好），接好电桥调零电位器
Rw1，接上桥路电源±5V，如图2-3所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关，调节Rw1，
使数显表显示约为零（万用表2V档测量）。
4． 在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并读取相应的
数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果填入表2-1，关闭电源。
表2-1单臂电桥输出电压与所加负载重量值
重量(g)
电压(v)
图2-3应变式传感器单臂电桥实验接线图
5． 根据表1-1计算系统灵敏度WUS/（U输出电压的变化量，W重量变化量）
和非线性误差δf1=Δm/yFS×100％式中m（多次测量时为平均值）为输出值与拟合直线的
最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。
五、实验注意事项
1． 不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2． 电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。
六、实验报告要求
1． 记录实验数据，并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。
从理论上分析产生非线性误差的原因。

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传感器实验公开课教案反思

传感器实验公开课教案反思

传感器实验公开课教案反思教案标题：传感器实验公开课教案反思一、教学目标：1. 理解传感器的基本原理和应用领域；2. 掌握传感器实验的基本步骤和操作方法；3. 培养学生的实验设计和数据分析能力；4. 培养学生的团队合作和沟通能力。

二、教学内容：1. 传感器的定义和分类；2. 传感器实验的基本原理和步骤；3. 传感器实验的应用案例分析；4. 学生自主设计和完成传感器实验。

三、教学过程：1. 导入环节：- 引入传感器的概念和应用，激发学生对传感器实验的兴趣； - 提出本节课的教学目标和学习重点。

2. 知识讲解：- 介绍传感器的定义、分类和基本原理；- 分析传感器实验的基本步骤和操作方法；- 展示传感器实验的应用案例，引发学生思考。

3. 实验操作：- 将学生分成小组，每组配备一套传感器实验装置；- 指导学生按照实验步骤进行传感器实验；- 强调实验中的安全注意事项和数据记录方法。

4. 实验结果分析：- 学生小组展示实验结果和数据分析；- 引导学生讨论实验结果与预期目标的差异；- 指导学生总结实验中遇到的问题和解决方法。

5. 学生自主设计实验：- 要求学生自主选择传感器和实验主题；- 指导学生进行实验设计和方案讨论；- 学生小组之间互相交流和分享实验设计。

6. 实验总结：- 学生小组展示自主设计的实验方案；- 学生分享实验过程中的收获和困难；- 教师进行总结和点评，强调实验的重要性和意义。

四、教学评估：1. 实验操作评估：- 观察学生在实验操作中的动作是否规范；- 检查学生是否遵守实验安全规定；- 评估学生对实验步骤和操作方法的掌握程度。

2. 实验结果评估：- 分析学生小组展示的实验结果和数据分析；- 评估学生对实验结果的解释和总结能力；- 指导学生改进实验设计和数据分析方法。

3. 学生自主设计评估：- 评估学生自主设计的实验方案的创意和可行性；- 观察学生之间的合作和沟通情况；- 评估学生对实验设计和方案讨论的参与程度。

传感器实验仪实验报告(3篇)

传感器实验仪实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解传感器的基本原理及其在实际应用中的重要性。

2. 掌握传感器实验仪的使用方法，包括仪器操作、数据采集和分析。

3. 通过实验验证不同类型传感器的性能和特点。

4. 学习传感器在实际工程中的应用和调试方法。

二、实验原理传感器是一种能够将物理量（如温度、压力、光强等）转换为电信号的装置。

本实验所使用的传感器实验仪包括热电偶、压电式传感器、电感式传感器等，它们分别基于不同的物理原理进行信号转换。

1. 热电偶传感器：利用塞贝克效应，两种不同金属的接触界面会产生电动势，该电动势与温度差成正比。

2. 压电式传感器：利用压电效应，当晶体受到机械振动时，会产生电荷。

3. 电感式传感器：利用电磁感应原理，当线圈中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。

三、实验仪器与设备1. 传感器实验仪2. 热电偶传感器3. 压电式传感器4. 电感式传感器5. 示波器6. 数据采集卡7. 电脑四、实验内容与步骤1. 热电偶传感器实验- 将热电偶传感器与实验仪连接，设置实验参数。

- 对比不同温度下的热电偶输出电压，绘制特性曲线。

- 分析热电偶传感器的线性度、灵敏度等性能指标。

2. 压电式传感器实验- 将压电式传感器与实验仪连接，设置实验参数。

- 通过振动台产生振动，观察压电式传感器的输出电荷量。

- 分析压电式传感器的灵敏度、频率响应等性能指标。

3. 电感式传感器实验- 将电感式传感器与实验仪连接，设置实验参数。

- 通过移动衔铁，观察电感式传感器的输出电压变化。

- 分析电感式传感器的线性度、灵敏度等性能指标。

五、实验结果与分析1. 热电偶传感器实验- 实验结果：绘制了热电偶传感器的特性曲线，曲线呈现良好的线性关系。

- 分析：热电偶传感器具有较好的线性度，灵敏度较高，适用于温度测量。

2. 压电式传感器实验- 实验结果：压电式传感器输出电荷量与振动加速度成正比。

- 分析：压电式传感器具有较高的灵敏度，适用于振动测量。

传感器实验指导书

传感器实验指导书

目录目录 (1)实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (3)实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (6)实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (8)实验四直流全桥的应用——电子称实验 (10)实验五移相实验 (11)实验六相敏检波实验 (12)实验七交流全桥性能测试实验 (15)实验八交流激励频率对全桥的影响 (17)实验九交流全桥振幅测量实验 (18)实验十扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 (19)实验十一差动变压器性能实验 (21)实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验 (23)实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (24)实验十四差动电感式传感器位移特性实验 (25)实验十五电容式传感器的位移特性实验 (27)实验十六电容传感器动态特性实验 (29)实验十七直流激励时霍尔传感器的位移特性实验 (30)实验十八交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (31)实验十九霍尔测速实验 (32)实验二十磁电式传感器的测速实验 (33)实验二十一压电式传感器振动实验 (34)实验二十二电涡流传感器的位移特性实验 (36)实验二十三被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (38)实验二十四电涡流传感器转速测量实验 (39)实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (40)实验二十六光纤传感器位移特性实验 (41)实验二十七光纤传感器的测速实验 (43)实验二十八光电转速传感器的转速测量实验 (44)实验二十九智能调节仪温度控制实验 (45)实验三十集成温度传感器的温度特性实验 (48)实验三十一铂热电阻温度特性测试实验 (50)实验三十二K型热电偶测温实验 (52)实验三十三E型热电偶测温实验 (55)实验三十四PN结温度特性测试实验 (57)实验三十五气敏（酒精）传感器实验 (59)实验三十六气敏（可燃气体）传感器实验 (60)实验三十七湿敏传感器实验 (61)实验三十八F/V转换实验 (62)实验三十九智能调节仪转速控制实验 (63)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，单臂电桥工作原理和性能。

传感器实验报告

传感器实验报告

传感器实验报告实验一金属箔式应变片单臂电桥实验数据处理线性拟合V=5.767*x-0.422 灵敏度为5.767思考题：（1） 本实验电路对直流稳压电源有何要求，对放大器有何要求。

直流稳压源输出应稳定，且不超过负载的额定值。

放大器应对差模信号有较好放大作用，无零漂或零漂小可忽略。

（2）将应变片换成横向补偿片后，又会产生怎样的数据，并根据其结构说明原因。

灵敏度将大幅度降低，线性性也将变差，电压随位移的变化将变得十分小。

因为横向补偿片原本是横向粘贴在悬梁臂上的，用于补偿应变片测量的横向效应。

在悬梁臂形变的时候，横向补偿片仅仅横向部分发生形变，而应变片敏感栅往往很粗而且有效长度短，因此阻值变化小。

实验二金属箔式应变片双臂电桥（半桥）实验数据处理V=11.95*x+0.778灵敏度为11.95思考题：（1）根据应变片受力情况变化，对实验结果作出解释。

在梁上下表面受力方向相反的应变片相当于将形变放大两倍，，因此，ΔV/ΔX大约是实验一中的两倍。

（2）将受力方向相反的两片应变片换成同方向应变片后，情况又会怎样。

同方向的两片应变片相互抵消，输出为零。

（3）比较单臂，半桥两种接法的灵敏度。

在相同形变量下，半桥的灵敏度约是单臂的两倍。

实验三金属箔式应变片四臂电桥(全桥)的静态位移性能V=24.15*x+1.4灵敏度问24.15思考题：（1）如果不考虑应变片的受力方向，结果又会怎样。

对臂应变片的受力方向应接成相同，邻臂应变片的受力方向相反，否则相互抵消没有输出（2）比较单臂，半桥，全桥各种接法的灵敏度。

在相同形变量下，半桥灵敏度约是单臂的两倍，全桥灵敏度越是半桥的两倍，即约为全桥的四倍。

实验四金属箔式应变片四臂电桥（全桥）振动时的幅频性能实验数据处理思考题：（1）在实验过程中，观察示波器读出频率与频率表示值是否一致，据此，根据应变片的幅频特性可作何应用。

不一致。

可以根据这个原理反向测出梁的震动频率，利用应变片读出峰值，在找到对应的频率值即可。