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》实验指导书(四个实验)
《传感器与检测技术》实验指导书(四个实验)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。
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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，输出电压U0=EKε（E为供桥电压），对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
三、器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源、±4V电源、万数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕关闭主控箱电源。
3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和减少砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。
表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：重量（g）电压(mv) 增加砝码减少砝码5、根据表（1-1）计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW(ΔV为输出电压平均变化量；ΔW重量变化量)，计算非线性误差：δf1=Δm/yF·S×100%，式中Δm为输出电压值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量：yF·S为满量程时电压输出平均值。
传感与检测技术实验指导书
“传感器与检测技术”实验指导书一、适用专业：测控技术与仪器二、地位、作用和任务《传感器与检测技术》课程属于适用专业大学本科学生的必修专业基础课程。
传感器具有检测某种变量并把检测结果传送出去的功能,它们广泛应用于生产实践和科学研究中,是获取、处理、传送各种信息的基本元件。
特别是现代大规模工业生产,几乎全都依靠各种控制仪表或计算机实现自动控制,为保证自动控制系统的正常运行,必须随时随地把生产过程的各种变量提供给控制仪表或计算机。
要想正确及时地掌握生产过程或科研对象的各种信息,就必须具备传感器与检测技术方面的知识。
本部分旨在以实验和课程设计的形式进一步加强学生对各类传感器与检测技术的原理与应用的深入理解，将理论与实践有机地结合起来，学以致用。
主要任务是：1、通过理论学习和实验操作，掌握各类传感器的基本工作原理；2、了解各类传感器的特性和应用方法；3、掌握基本的误差与测量数据处理方法。
三、教学基本要求通过传感器与检测技术实验的基本训练，使学生在有关传感器与检测技术的实验方法和实验技能方面达到下列要求：（1）能够自行或在教师的指导下正确完成实验和实验报告等主要实验程序；（2）能够掌握常用传感器的性能、调试和使用方法；（3）能够通过实验完整掌握各类传感器的基本工作原理；（4）能够在接受传感器与检测技术基本实验技能的训练后，进行开放性实验，以提高综合实验能力。
四、实验内容实验一金属应变片：单臂、半桥、全桥功能比较（验证）实验二差动变压器特性及应用（综合）实验三差动螺线管电感式传感器特性（设计）*实验四差动变面积式电容传感器特性（验证）*实验五压电加速度传感器特性及应用（验证）*实验六磁电式传感器特性（验证）实验七霍尔式传感器特性（验证）108109实验八 热敏电阻测温特性（设计） 实验九 光纤位移传感器特性及应用（验证） 实验十 汽车防撞报警系统设计(设计)五、实验教材主要教材：《传感器与检测技术学习指导（实验部分）》六、考核方法根据实验操作效果、实验态度、实验报告撰写结果等进行综合评定。
机械工程传感器与检测技术测试技术实验指导书
机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术罗烈雷编机械工程系机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术一、测试技术实验的地位和作用《传感器与检测技术》课程，在高等理工科院校机械类各专业的教学计划中，是一门重要的专业基础课，而实验课是完成本课程教学的重要环节。
其主要任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论容的理解，掌握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习兴趣。
其目的是使学生掌握非电量检测的基本方法和选用传感器的原则，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。
二、应达到的实验能力标准1、通过应变式传感器实验，掌握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
2、通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，掌握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。
3、通过电涡流式传感器的静态标定和被测体材料对电涡流式传感器特性的影响实验，掌握理论课上所讲授的电涡流式传感器的原理及工作性能，验证不同性质被测体材料对电涡流式传感器性能的影响。
4、通过差动面积式电容传感器的静态及动态特性测试，了解差动面积式电容传感器的工作原理及其特性。
5、通过磁电感应式传感器的性能和霍尔式传感器直流静态位移特性的测试方法，掌握磁电感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。
6、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的影响实验，掌握压电式传感器的原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的影响，了解电荷放大器的原理和使用方法。
7、通过光敏三极管和光敏电阻的性能测试，掌握光电传感器的原理与应用方法。
8、热电偶和热敏电阻的性能测试的方法，掌握热电偶的原理和 NTC 热敏电阻的工作原理和使用方法，并对传感器灵敏度线性度进行分析。
9、通过差动放大器和低通滤波器设计和测试，掌握差动放大器和滤波器的设计方法和性能测试方法。
传感器实验指导书
传感器与检测技术实验指导教师：陈劲松实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验错误!未指定书签。
实验二金属箔式应变片-全桥性能实验及电子秤实验错误!未指定书签。
实验三电容式传感器的位移特性实验 ..... 错误!未指定书签。
实验四Pt100热电阻测温实验.................. 错误!未指定书签。
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。
二、 基本原理：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：SlR ρ=（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ρ∆，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：ρρ∆+∆-∆=∆S S l l R R （2）式中的l l ∆为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×mm mm 610-）。
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μ表示为）（l l r r ∆-=∆μ，因为S S ∆=2（rr ∆），则（2）式可以写成： llk l l l l l l R R ∆=∆∆∆++=∆++∆=∆02121）（）（ρρμρρμ（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+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是）（ρερ∆，是材料的电阻率ρ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μ210+≈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。
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日实验基本要求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间内补齐，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接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂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，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》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，未经指导教师允许不得动用。
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”，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，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况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，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。
传感器与检测技术-实验指导书2012.
《传感器与检测技术》实验指导书适用专业:测控、信息工程课程代码: 6001369 总学时:总学分:编写单位:测控技术与仪器系编写人:林艳审核人:审批人:批准时间:年月日目录实验一箔式金属应变片性能及单臂、半桥、全桥性能比较与半导体应变片性能比较试验（实验代码1） (3)实验二热电式传感器——热电偶、热敏电阻测温试验（实验代码2） (6)实验三基于上位机检测的光电测速、测频率综合实验（实验代码3） (9)实验四基LABVIEW的霍尔式传感器的直流激励特性综合实验（实验代码4） (12)实验五数字存储示波器原理和应用（实验代码5） (15)实验六温度检测与控制系统综合实验（实验代码6） (19)附录1：成绩考核办法 (23)附录2：推荐教材、参考书 (23)实验一 箔式应变片性能及单臂、半桥、全桥性能比较与半导体应变片性能比较试验一、 实验目的和任务1． 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式； 2． 测试应变梁变形的应变输出； 3． 比较各桥路间的输出关系；4． 比较金属应变片与半导体应变片的各种的特点。
二、 实验内容1． 测量直流单臂，半桥和全桥的输出特性； 2． 比较温度对单臂，半桥和全桥性能的影响； 3． 对单臂、半桥和全桥的灵敏度，线性度进行比较；4． 采用单臂电桥进行测量，对金属应变片、半导体应变片进行灵敏度的比较。
三、 实验仪器、设备及材料直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码）、电压表。
四、 实验原理1. 金属箔式应变片性能及单臂、半桥、全桥性能本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
优点: 稳定性和温度特性好；缺点: 灵敏度系数小。
传感器与检测技术实验指导书
实验一金属箔式应变片性能研究一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
2、了解金属箔式应变片，半桥的工作原理和工作情况。
3、了解金属箔式应变片，全桥的工作原理和工作情况。
4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。
二、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应工程结构件的内部变形转化为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的形变，然后由电阻应变片将弹性元件的形变转化为电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或者电流变化信号输出。
它可用于能转化成形变的的各种物理量的检测。
本实验以金属箔式应变片为研究对象。
箔式应变片的基本结构：金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或者金属箔制成，如图所示：(a)丝式应变片(b) 箔式应变片图1-1金属箔式应变片结构金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。
电阻丝在外力的作用下发生机械形变时，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△R/R=Kε。
式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化。
为了将电阻应变式传感器的电阻变化转化成电压或者电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
能较好地满足各种应变测量要求，因此在测量应变中得到了广泛的应用。
电路电桥按其工作方式分有单臂、半桥、全桥三种，单臂工作输出信号最小，线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压一般采用半桥或者全桥工作。
三、需用器件与单元：可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、应变片、电压/频率表、主、副电源。
(精)传感器与检测技术实验指导书.docx
传感器与检测技术实验指导书电气与电子工程技术系2006年10月20日一、 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、 实验原壬里：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：△R/R = K£ 式中：4R/R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, £二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 o i= EKs /4o三、 实验仪器和设备：主机箱（±4V 、±15V.电压表）、应变式传感器实验模板、托盘、袪码、41 位数显万用表（自备b图1 应变片单臂电桥性能实验安装.接线示意图A p次振动桀应变拖座加热电困托聂支点/+5v加热器U1U ——CSO —7011—4 in 1 1-4 IB应变片 托接主机箱±15V接 机 箱接主机箱-创:Rw3 S 左338应变传感器实验模板四、实验内容和步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的Rl、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的Rl、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1 ；右下角为R2；右上角为R3 ;左上角为R4o 当传感器托盘支点受压时，Rl、R3阻值增加，R2、R1阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。
常态时应变片阻值为350Q，加热丝电阻值为50Q左右。
〕安装接线。
2、放大器输岀调零：将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接（Vi = 0）;调节放大器的增益电位器Rw3大约到中间位置（先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈）;将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4 ,使电压表显示为零。
传感器及检测技术实验指导书
实验一 应变电阻性能及其位移测量方法一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片单臂、半桥（双臂）和全桥测量电路的工作特点及性能。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应：所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2rL A L R ⋅==πρρ（1-1） 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、d ρ相应的电阻变化为dR 。
对式（1-1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（1-2）式中：dL/L 为导体的轴向应变量L ε；dr/r 为导体的横向应变量r ε 由材料力学得： r L μεε-= (1-3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1-3）代入式（1-2）得：ρρεμd R dR L ++=)21(（1-4） 式（1-4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度：它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应；可取L RdRεμ)21(+≈（1-5） 其灵敏度系数为：)21(μ+==RdRK 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
传感器及检测技术实验指导书
宿迁泽达职业技术学院传感器及应用系列传感器及测试技术实验指导书电气教研室魏立国编二0一一年九月实验一 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。
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ε⋅=∆k RR（1-1） 式中RR∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数； ll∆=ε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组件。
如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1 双孔悬臂梁式称重传感器结构图通过这些应变片转换弹性体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，如图1-2所示R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压RR RR E U ∆⋅+∆⋅=211/40 （1-2）E 为电桥电源电压；式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021⋅∆⋅-RR 。
图1-2 单臂电桥面板接线图四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．差动放大器调零。
从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。
将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。
关闭主控台电源。
（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。
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传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书1传感器与检测技术及过程控制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日实验基本要求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间内补齐，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接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂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，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》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，未经指导教师允许不得动用。
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”，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，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况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，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。
《传感器与检测技术》技术实验指导书doc
《传感器与检测技术》实验指导书主编：高先和刘伟合肥学院电子信息与电气工程系2011年7 月前言“传感器与检测技术”属于自动化专业（本科）的重要专业基础课程,也是一门理论与实践相结合的课程，传感器具有检测某种变量并把检测结果传送出去的功能,它们广泛应用于各类生产和科学研究中,是获取处理、传送各种信息的基本装置。
本课程安排的实验旨在培养学生软硬件开发能力，熟悉工业生产过程中常用的各种传感器。
3C传感器综合实验系统由传感器的实物和辅助电路模块、信号调理板模块、测控主机（单片机处理系统模块）、I/O控制RS-485总线模块（系统RS-485总线组网时使用），图形控制软件模块（PC机上的上位机软件可以与测控主机上的下位机通讯）组成。
可以完成验证性、开放性实验及满足课程设计和毕业设计需要。
通过本实验的学习,可以增大学生的知识面,强化训练学生的动手能力,培养学生软硬件开发能力,进一步加深对常用传感器的了解和应用，提高学生解决实际问题的能力。
目录目录 (1)检测与仪表实验室及实验设备简介 (2)实验一、热电偶传感器(BDX-3CS-SB17) (5)实验二、半导体温度感测器(BDX-3CS_SB09) (8)实验三、光敏电阻(BDX-3CS_SB14) (10)实验四、光遮断器(BDX-3CS-SB5) (12)实验五、红外人体感测器(BDX-3CS_SB13) (14)实验六、超音波传感器(BDX-3CS-SB1) (16)实验七、接近开关(BDX-3CS-SB3) (18)实验八、压力传感器(BDX-3CS-SB19) (20)实验九、湿度传感器(BDX-3CS-SB18) (22)实验十、磁簧开关(BDX-3CS-SB8) (23)综合性实验RS485总线组网的集散控制系统 (25)附录1:图控软件与监控主机及I/O控制板通讯协议 (28)附录2:测控主机使用方法 (32)附录3:分散式I/O控制板的使用 (43)附录4:分散式I/O控制板各模块编程 (45)附录5 各信号处理板接线表及J5（与主控板相连）的管脚定义 (48)合肥学院电子信息与电气工程系实验室实验守则为了培养严肃认真、实事求是的科学实验态度和善于思考、勤于动手的学习作风以及保证实验教学的正常进行，电子信息与电气工程系实验室特制定以下规则，望遵照执行：1、禁止一切无关人员随意进入实验室和动用实验仪器设备和实验室内物品，确需进入实验室工作学习的的一切人员要必须严格遵守实验室的规章制度，服从实验室管理人员的安排。
传感器与检测技术实验指导书
传感器和检测技术实验指导书(第二版)电气工程学院华亮陈锋张齐沈申生2007年1月目录实验一箔式应变片直流电桥实验----------------------------------3 实验二移相器和相敏检波器实验----------------------------------9 实验三电涡流式传感器的应用-------------------------------------13 实验四差动变压器传感器的性能与标定-------------------------18 实验五温度检测系统的设计----------------------------------------22 附录：CSY10型传感器实验仪的使用说明------------------------------25 实验一箔式应变片直流电桥实验一、实验目的1. 了解电阻式金属箔应变片传感器的物理原理及其结构和粘贴方式。
2 研究利用金属箔应变片构成的（单臂、双臂、四臂）直流电桥的工作原理。
3. 通过应变梁的变形，测试金属箔应变片构成的（单臂、双臂、四臂）直流电桥的输出响应。
比较各种桥路的输出关系，验证各种桥路的工作原理及单臂、双臂、全桥的输出响应灵敏度之间的关系。
4. 综合应用应变片传感器和直流电桥，设计位移或压力检测系统，并进行测量和标定。
二、实验原理应变片是最常用的测力传感元件,它牢固地粘贴在测试应变体（如悬臂梁、应变筒、应变柱等）表面，测量时,元件受力发生形变，应变片的敏感栅随即变形，其电阻值发生相应的微量变化。
将应变片作为直流电桥的桥臂，直流电桥输出接运算放大器电路，将其转换成电压或电流信号输出。
电桥电路是最常用的非电量（电阻、电容）电测电路中的一种，当桥臂四个电阻R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R 或桥路对臂电阻阻值的乘积相等时，电桥平衡，电桥输出为零。
桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4的相对变化i ρ分别为1ρ=△R 1／R 1、2ρ=△R 2／R 2、3ρ=△R 3／R 3、4ρ=△R 4／R 4。
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实验二十四电涡流传感器位移实验一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、验步骤：１、根据图８－１安装电涡流传感器。
图８－１电涡流传感器安装示意图图８－２电涡流传感器位移实验接线图2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
３、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有Ｌ的两端插孔中，作为振荡器的一个元件（传感器屏蔽层接地）。
４、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
５、将实验模板输６、用连接导线从主控台接入＋15V直流电源出端V0与数显单元输入端Vi相接。
数显表量程切换开关选择电压20V档。
到模板上标有+15V的插孔中。
７、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入表8-1。
表8-1电涡流传感器位移X与输出电压数据8、根据表8-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
五、思考题：1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm的量程应如何设计传感器？答：电涡流的大小与探头线圈直径金属导体的电阻率c，厚度t，线圈的励磁电流角频率ω以及线圈与金属块之间的距离x等参数有关。
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。
实验三十光纤传感器的位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
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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。
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日实验基本要求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间内补齐，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接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂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，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》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，未经指导教师允许不得动用。
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‖，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，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况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，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。
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实验一应变式传感器与检测系统实验一、实验目的1．熟悉金属箔式应变片的应变效应和测量电桥（全桥）的组成、工作原理和性能；利用应变片制作的称重实验台进行物品称重，并掌握称重实验台的定标和测量误差修正方法；2．结合称重实验系统的构建，熟悉典型的自动检测系统的硬件结构和工作原理；掌握检测技术软件（数据采集和处理软件DRVI）的基本功能和使用方法。
二、实验原理本实验所用的DRCZ-A型称重台由应变式力传感器、底座、支架和托盘构成。
其中，力传感器由测力环和4个应变片构成的全桥电路组成。
当物料加到载物台后，4个应变片会发生变形，通过电桥放大后产生电压输出。
图1称重实验台结构示意图电阻应变片是利用物体线性长度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的，其电阻丝一般用康铜材料，它具有高稳定性及良好的温度补偿性能。
测量电路普遍采用惠斯通电桥（如图1-2所示），利用的是欧姆定律，输出量是电压差。
图2 电阻应变片惠斯通电桥测量电路为提高测量精度，称重实验台使用前可用标准砝码对其进行标定，得到物料重量与输出电压的关系曲线，实际使用时将测量电压按该曲线反求出实际重量就。
关系曲线用y=k x+b拟合，方法有：①理论拟合；②端点连线平移拟合；③端点连线拟合；④过零旋转拟合；⑤最小二乘拟合等。
本实验用两个砝码进行标定，通过计算直线的方法（端点连线拟合）进行标定。
测量误差修正除前述的标定外，还可通过数据处理的方法来实现，如：平均值处理等。
三、实验仪器设备和器材1．计算机１台2．检测软件DRVI 1套3．称重实验台（DRCZ-A）1个4．砝码1套5．USB数据采集器1台四、实验要求1.预习要求：阅读、理解实验指导书的实验原理，并思考回答以下问题：a) 为什么称重实验台能用应变片来称重？采用全桥电路有什么优点？b) 为什么称重实验台使用前要用标准砝码进行标定？c) 如何分析称重实验台称重时所产生的误差？2. 实验内容：用DRDAQ-USB型数据采集仪和DRCZ-A型称重台称一色块的重量，并计算静态误差与该系统测量的非线性误差。
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传感器与检测技术及过程控制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日实验基本要求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间内补齐，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接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂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，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》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，未经指导教师允许不得动用。
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‖，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，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况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，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。
10.实验课后，每位学生必须按实验指导书的要求，独立完成实验报告，不得抄袭。
目录第一章CSY系列传感器系统实验仪的使用说明 (1)第二章SAC-JGK03过程控制实验装置使用说明 (6)第一节SAC-JGK 03过程控制实验装置系统组成 (6)第二节SAC-JGK 03过程控制实验装置工艺流程说明 (9)第三节SAC-JGK03过程控制实验装置上位机操作说明 (14)第四节SAC-JGK03过程控制实验装置系统维护 (21)第三章传感器与检测技术实验 (22)实验一应变传感器的性能研究 (22)实验二差动变送器性能测试 (26)实验三电容式传感器性能测试 (29)实验四霍尔式传感器与应用 (31)实验五温度传感器的性能及应用 (33)实验六应变测试系统的温度效应与补偿 (35)实验七液位变送器性能测试 (37)实验八压力变送器性能测试 (39)实验九流量变送器性能测试 (41)第四章过程控制工程试验 (43)实验一被控过程建模 (44)实验二单回路控制系统实验 (46)实验三串级控制系统实验 (47)实验四比值控制系统实验 (48)实验五前馈控制系统实验 (49)实验说明1.本实验对应的课程为检测技术与仪表实验；对应的专业为自动化；本实验是学生的专业基础课程，对于培养学生的接触实践起非常重要的作用。
本课程的实验教学目的是通过本课程的学习，使学生更好地掌握在自动控制系统中广泛使用的传感器、变送器和各类检测仪表，进一步加强学生独立分析、解决问题的能力，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。
2.实验类别：专业必修课3.实验特点：理论和实践紧密联系。
第一章CSY系列传感器系统实验仪的使用说明CSY系列传感器系统实验仪式用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。
其特点是集被测体、各种传感器、信号激励源、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，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和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。
实验仪主要有实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
图1-1 CSY系列传感器系统实验仪一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边一幅平行式悬臂梁，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。
应变式：平行梁上梁的上表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。
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-康铜热电偶分别装在上、下梁表面，冷端温度为环境温度。
分度表见实验指导书。
热敏式：上梁表面装有玻璃柱状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为8～10K。
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温度传感器，敏感面为顶端。
压电加速度式：位于悬臂梁右部，由PZT-5双压电晶片，铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。
实验工作台右边是由装于机内的另一幅平行梁带动的圆盘式工作台。
圆盘周围一圈安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式五种传感器。
电感式（差动变压器）：由初级线圈L i和两个次级线圈L o绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体芯置于线圈中间，测量范围>10mm。
电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围≥3mm。
磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。
霍尔式：半导体霍尔式置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm，直流激励电压≤2V，交流激励信号≤V P-P5V。
电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围>1mm。
光电式传感器装于电机侧旁。
扩散硅压力传感器与湿敏，气敏传感器可根据用户需要选装。
两幅平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由―激振I‖带动，左边平行式悬臂梁由―激振II‖带动。
为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，工作时能获得高于环境温度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在左、右两边的支架上。
二、信号及显示部分：位于仪器上部面板。
低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，V P-P值20V，最大输出电流0.5A，V i端插口可提供用作电流放大器。
V i端3.5mm耳机插座静合接点的正常接触是保证低频输出的条件，无低频信号输出，则可能是静合接点分开，如遇此情况可打开面板，调节V i插口静合接点接触良好。
音频振荡器：0.4KHz～10KHz输出连续可调，V P-P值20V，180o、0o为反相输出，Lv端最大功率输出0.5A。
直流稳压电源：±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1A。
±2V～±10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1A。
数字式电压/频率表：132位显示，分2V、20V、2KHz、20KHz四档，灵敏度≥50mV，频率显示5KHz～20KHz。
指针式直流毫伏表：测量范围500mV、50mV、5mV三档，精度2.5%。
三、处理电路：位于仪器下部面板电桥：用于组成应变电桥，面板上虚线所示电阻为虚设，仅为组桥提供插座。
R1、R2、R3为350Ω标准电阻，W D为直流调节电位器，W A为交流调节电位器。
W D电位器中心插头串接口的防短路电阻，W A电位器中心抽头串接的为隔直电容。
差动放大器：增益可调比例直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1-100倍。
光电变换器：提供红外发射、接收、稳幅、交换，输出模拟信号电压与频率交换信号。
四芯航空插座上装有光电转换装置和两根多模光纤（一根接收，一根反射）组成的光强行光纤传感器。
电容变换器：由高频振荡器、放大和双T电桥组成。
移相器：允许输入电压20V P-P，移相范围±40o（随频率有所变化）。
相敏检波器：极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5V P-P，允许最大输入电压20 V P-P。
电荷放大器：电容反馈式放大器，用于放大压电加速度传感器输出的电荷信号。
电压放大器：增益5倍的高阻放大器。
（仅CSY型实验仪配置）涡流变换器：变频式调幅变换电路，传感器线圈是三点式振荡电路中的一个元件。
温度变换器：根据输入端热敏电阻值及P-N结温度传感器信号变化输出电压信号相应的变换电路。
低通滤波器：由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。
本实验台各种传感器的主要技术指标：1、差动变压器量程：≥5mm2、电涡流位移传感器量程：≥1mm3、霍尔式传感器量程：≥1mm4、电容式传感器量程：≥2mm5、热电偶：铜－康铜6、热敏电阻温度系数：负25℃阻值：10K7、光纤传感器：半圆分布、LED发光管8、压阻式压力传感器量程：10Kpa（差压）供电：≤6V9、压电加速度计：安装共振频率：≥10KHz10、应变式传感器：箔式应变片阻值：350欧11、PN结温度传感器：灵敏度约－2.1mV/℃12、差动放大器：放大倍数1～100倍可调使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。
仪器下部面板左下角处的开光控制处理电路的±15V工作电源，进行实验时请勿关掉，为保证仪器正常工作，严禁±15V电源间的相互短路，建议平时将此两插口封住。
指针式毫伏表工作前须对地短路调零，去掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不影响测试。
请用户注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各传感器测试电路作定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。
各电路和传感器性能建议通过以下实验检查是否正常：1. 应变片及差动放大器，进行单臂、半桥和全桥实验，各应变片是否正常可用万用表电阻档在应变片两端测量。
各接线图两个节点间即为一实验接插线，接插线可多根叠插，为保证接触良好插入插空后请将插头稍许旋转。
2. 半导体应变片，进行半导体应变片直流半桥实验。
3. 热电偶，接入差动放大器，打开―加热‖开关，观察随温度升高热电势的变化。
4. 热敏式，进行―热敏传感器‖，电热器加热升温，观察随温度升高―V0‖端读出电压变化情况，注意热敏电阻是负温度系数。
5. P-N结温度式，进行P-N结温度传感器测温实验，注意电压表2V档显示值为绝对温度T。
6. 进行―移相器实验‖用双踪示波器观察两通道波形。