传感与检测技术 实验指导书
【大学课件】传感器与检测技术(参考资料)实验指导书
大连职业技术学院传感器与检测技术实验指导书电气与电子工程技术系20XX年10月20日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为电阻丝电阻相对变化，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 o1= EKε/4。
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、砝码、412位数显万用表（自备）。
图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验内容和步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、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R1、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R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3阻值增加，R2、R4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350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。
〕安装接线。
2、放大器输出调零：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(V i＝0)；调节放大器的增益电位器R W3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。
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。
传感器与检测技术实验指导书
目录实验一力敏传感器实验－金属箔式应变片 (1)实验二温度传感器实验 (5)实验三光敏传感器实验 (8)实验四气敏、湿敏传感器实验 (10)实验五湿度测量仪的设计 (13)实验六酒精气体报警器 (14)附录一传感器安装示意图及面板示意图 (15)附录二实验仪面板图 (17)附录三电路原理图 (18)附录四CSY-998B+传感器实验仪简介 (29)1231实验一 力敏传感器实验－金属箔式应变片一、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.验证金属箔式应变片单臂、半桥、全桥的性能及其相互关系。
二、实验基本原理1.箔式应变片及单臂直流电桥的电源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。
电桥电路是做常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻4321R R R R 、、、中，电阻的相对变化率分别为44332211////R R R R R R R R ∆∆∆∆、、、，当使用一个应变片时，；R R R ∆=∑当二个应变片组成差动状态工作，则有；RR R ∆=∑2用四个应变片组成差对工作，且RR R R R R R R ∆=∑====44321，，这分别构成单臂、半桥和全桥电路。
由表达式可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
2. 实际使用的应变电桥的性能和原理。
已知单臂、半桥和全桥电路的R ∑分别为R R R R R R /4/2/∆∆∆、、。
根据戴维定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4×E ×R ∑,电桥灵敏度,//R R V Ku ∆=于是对应单臂、半桥 和全桥的电压灵敏度分别为1/4×E 、1/2×E 和E 。
由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
传感器实验指导书
传感与检测技术实验讲义实验一应变式称重传感器的应用一．实验目的：1.熟悉常用应变式力传感器的应用。
2.掌握应变片传感器的测量原理及电桥电路的应用。
二．实验仪器：稳压电源、万用表、实验箱、称重传感器模块等。
实验原理：应变式传感器是常用的测量力的传感器。
应变片式传感器是一种将测试件上的应变量转换成一种电信号的敏感器件。
当事件受力发生形变时，电阻应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化，通常采用桥式电路，然后通过放大器放大实现。
三.实验内容及测试1．不同质量砝码重量测量应变片可以测量的重量范围为0~1Kg，额定灵敏度为1.0±0.15mv/g，R1~R4组成的电桥测量电路输入阻抗为1115±10%Ω，输出阻抗为1000±10%Ω，安全过载率为150%F.S，最大工作电压为15VDC。
满量程输出电压=激励电压×灵敏度。
U1A、U1B组成放大倍数可调的差分放大电路。
测量模块面板上共有4测试点，分别连接+12V，-12V，GND，输出点U0，连接电源和地线，用万用表直流电压档测量输出端电压。
1）不放任何砝码，用万用表测量输出端电压，调整RV1,RV2，使输出电压为0；2）将不同的砝码顺序放置在测量模块测量称盘上，用万用表测量输出端电压，并将电压值记录在2.实验报告1）整理实验数据，并绘制输入输出线性图；2）将数据填写在报告上。
实验二温度传感器的应用一、实验目的：熟悉常用温度传感器并掌握温度传感器的应用。
二、实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验箱、Pt100热电阻、热敏电阻、集成电路等。
三、实验原理：温度传感器是将温度转换为电量输出的装置。
常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻、热电偶、集成温度传感器等等。
热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来进行温度的测量、控制。
四、实验内容1、热电阻的测量：测量Pt 100热电阻、热敏电阻在不同温度下的电阻值。
2、热敏电阻的应用------------过热报警器热敏电阻在电路中常作为温度控制器件使用。
传感器与检测技术综合实验指导书
工业生产流水线自动化测控综合实验台传感器与检测技术综合实验实验指导书主编：梁森，王洋，计丽霞liangsen163@适用专业：电气技术及其自动化（请预习后再来实验）实验地点：技术中心 A 5062010-12-27，29传感器与自动检测技术（本科）综合实验指导书上海电机学院电气学院目录第一章流水线自动化测控综合实验台综述 (1)1.1 结构和功能综述 (1)1.2实验项目 (6)1.3实验台的配置 (7)1.4 技术参数 (8)第二章传感器与检测技术综合实验台的动作过程综述 (9)2.1 整机工作流程和步骤 (9)2.2 送料机构说明 (11)2.3 机械手搬运机构说明 (11)2.4 工件传送和分选知识 (12)2.5涉及到的其他气动元件知识 (13)第三章传感器与检测技术综合实验的目的、步骤及结果 (18)3.1 系统的初始化操作 (18)3.2 分选实验 (20)3.3 电容接近开关实验及性能测试 (26)3.4 电涡流位移传感器实验及线性化的研究 (28)3.5 应变传感器称重实验及非线性和温漂的研究 (32)第一章流水线自动化测控综合实验台综述1.1 结构和功能综述1.1.1YL237型工业流水线自动化测控综合实验台的特点本实验设备是中国亚龙科技有限公司生产的，名称为“工业流水线自动化测控综合实验台”，简称为“传感器与检测技术综合实验台”，配置了电脑和三菱PLC。
本实验指导书阐述了工业生产流水线自动化测控综合实验台的基本结构、工作原理、工作过程和操作步骤，给出了较详细的使用说明。
阅读和理解本实验指导书，也是机电一体化知识学习的一部分。
本实验台将多门理论课中学到的机械、电子、传感器、检测、PLC、电气控制等课程有关知识加以综合。
为了进行研究性实验，本实验系统还允许进行模块化拆分和组合，可以通过重新定义输入/输出口地址，重新对PLC进行编程，完成学生自己想要的动作和功能。
图1-1 流水线自动化测控综合实验台示意图图1-2 传感器与检测技术综合实验室1.1.2传感器与检测技术综合实验台总体实验目的①验证学过的几种常用传感器的原理；②对几种常用传感器的特性进行测试；③学习几种常用传感器的调试；④学习传感器在气动、流水线运行中的测控方法；⑤学习气动系统的组成；⑥学习如何组成综合测试系统等。
《传感器与检测技术》实验指导书修订详解
自动化专业《传感器与检测技术》课程实验指导书撰写人：闫奇瑾审定人：辅小荣目录第一部分绪论 (1)第二部分基本实验指导 (2)实验一箔式应变片桥路性能比较 (2)实验二电涡流式传感器的静态标定 (6)实验三差动变面积式电容式传感器的静态特性 (9)实验四霍尔式传感器静态特性实验 (11)第一部分绪论本指导书是根据《传感器与检测技术》课程实验教学大纲编写的，适用于自动化专业。
一、本课程实验的作用与任务传感器与检测技术实验是《传感器与检测技术》课程教学的重要环节，是自动化专业的专业基础实验课。
通过实验，使学生加深理解传感技术的一般理论原理，了解各种传感器性能，掌握选用原则和设计方法，学会对各种参数的测量及分析技术。
二、本课程实验的基础知识本课程主要介绍传感器与检测技术基础理论，传感器的基本原理和结构，非电量的检测技术及系统，抗干扰技术和微机在检测中的应用等。
实验要求的基础知识主要有传感器的静态和动态特性，电阻式传感器，电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器的基本工作原理、结构、测量电路以及应用方法等。
三、本课程实验教学项目及其教学要求第二部分基本实验指导-1-实验一箔式应变片桥路性能比较一、实验目的1．观察了解箔式应变片结构及粘贴方式。
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。
二、实验原理应变片是最常用的测力传感元件。
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。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，单臂，半桥双臂，全桥电路的灵敏度依次增大。
实际使用的应变电桥的性能和原理如下：图1-1应变电桥半桥双臂和全桥电路原理已知单臂、半桥双臂和全桥电路的∑R 分别为、、。
电桥灵敏度S ＝∆V / ∆X ，于是对应于单臂、半桥双臂和全桥的电压灵敏度分别为1/4 U 、1/2U 和U 。
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。
《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。
传感器与检测技术实验指导书
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。
传感器和检测技术实验指导书
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》课程设计指导书
课程设计任务书及指导书一.设计题目《压力测量仪的设计》二.设计目的（1）使同学们掌握金属箔式应变片组成的称重传感器的正确使用方法；了解压力测量仪的工作原理及其在电子天平中的应用。
（2）通过设计、安装、调试电路等实践环节，提高学生的动手能力，提高分析问题、解决问题的能力。
三.设计任务（1）学生根据设计要求完成设计与测试。
（2）在完成设计后书写课程设计报告。
四.时间安排2012年11月26日至2012年12月14日五.设计内容压力测量仪由以下五个部分组成：传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等组成。
其原理框图如图1所示：图1 压力测量仪组成框图(1) 传感器测量电路称重传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压的变化，这就是可用的输出信号。
电桥电路由四个电阻组成，如图2所示：桥臂电阻R1，R2，R3和R4，其中两对角点AC接电源电压U SL=E（+10V），另两个对角点BD为桥路的输出U SC，桥臂电阻为应变电阻。
R1R4=R2R3时，电桥平衡，则测量对角线上的输出U SC为零。
当传感器受到外界物体重量影响时，电桥的桥臂阻值发生变化，电桥失去平衡，则测量对角线上有输出，U SC≠0。
图2 传感器电桥测量电路(2) 放大系统压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大，放大的信号应能满足模数转换的要求。
该系统使用的模数转换是3位半A/D转换，所以放大器的输出应为0V ～ 1.999V。
为了准确测量，放大系统设计时应保证输入级是高阻，输出级是低阻，系统应具有很高的抑制共模干扰的能力。
(3) 模数转换及显示系统传感器的输出信号放大后，通过模数转换器把模拟量转换成数字量，该数字量由显示器显示。
显示器可以选用数码管或液晶显示器(4) 传感器供电电源有恒压源与恒流源对于恒压源供电：参考图2，设四个桥臂的初始电阻相等且均为R，当有重力作用时，两个桥臂电阻增加△R，而另外两个桥臂的电阻减少，减小量也为△R。
传感器与检测技术实验指导书
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。
检测技术与传感器技术作业指导书
检测技术与传感器技术作业指导书第1章绪论 (3)1.1 检测技术与传感器技术概述 (3)1.2 检测技术的重要性及其在工程中的应用 (3)1.3 传感器技术发展趋势与展望 (3)第2章传感器原理与分类 (4)2.1 传感器基本概念 (4)2.2 传感器的工作原理 (4)2.3 传感器的分类及特点 (4)第3章传感器材料与功能 (5)3.1 传感器材料的选择与应用 (5)3.1.1 传感器常用材料 (5)3.1.2 传感器材料应用实例 (6)3.2 传感器的主要功能指标 (6)3.2.1 灵敏度 (6)3.2.2 精度 (6)3.2.3 线性度 (6)3.2.4 分辨率 (6)3.2.5 响应时间 (6)3.2.6 稳定性和可靠性 (6)3.3 传感器功能的提高方法 (6)3.3.1 优化传感器结构设计 (7)3.3.2 选择合适的传感器材料 (7)3.3.3 采用先进的加工工艺 (7)3.3.4 信号处理技术的应用 (7)3.3.5 传感器功能的优化与补偿 (7)第4章电阻式传感器 (7)4.1 电阻式传感器原理 (7)4.2 电阻式传感器的类型与应用 (7)4.3 电阻式传感器的信号处理与接口技术 (8)第5章电容式传感器 (8)5.1 电容式传感器原理 (8)5.2 电容式传感器的类型与应用 (8)5.2.1 类型 (8)5.2.2 应用 (9)5.3 电容式传感器的信号处理与接口技术 (9)5.3.1 信号处理 (9)5.3.2 接口技术 (9)第6章电感式传感器 (9)6.1 电感式传感器原理 (10)6.2 电感式传感器的类型与应用 (10)6.2.1 类型 (10)6.2.2 应用 (10)6.3 电感式传感器的信号处理与接口技术 (10)6.3.1 信号处理 (10)6.3.2 接口技术 (10)第7章压电式传感器 (11)7.1 压电式传感器原理 (11)7.2 压电式传感器的类型与应用 (11)7.2.1 类型 (11)7.2.2 应用 (11)7.3 压电式传感器的信号处理与接口技术 (11)7.3.1 信号处理 (11)7.3.2 接口技术 (12)第8章磁电式传感器 (12)8.1 磁电式传感器原理 (12)8.2 磁电式传感器的类型与应用 (12)8.3 磁电式传感器的信号处理与接口技术 (13)第9章光电式传感器 (13)9.1 光电式传感器原理 (13)9.1.1 光电效应基本原理 (13)9.1.2 光电式传感器工作原理 (13)9.1.3 光电式传感器在检测技术中的应用 (13)9.2 光电式传感器的类型与应用 (13)9.2.1 光电式传感器类型概述 (13)9.2.2 光电管与光电倍增管 (13)9.2.3 光敏二极管与光敏三极管 (13)9.2.4 光电池与光电耦合器 (14)9.2.5 光电式传感器在不同应用领域的优缺点分析 (14)9.3 光电式传感器的信号处理与接口技术 (14)9.3.1 光电式传感器信号处理方法 (14)9.3.2 信号调理电路设计 (14)9.3.3 光电式传感器与微处理器接口技术 (14)9.3.4 光电式传感器在特殊环境下的应用与接口技术 (14)第10章检测系统设计与实施 (14)10.1 检测系统的设计原则与步骤 (14)10.1.1 设计原则 (14)10.1.2 设计步骤 (14)10.2 检测系统的硬件设计 (14)10.2.1 传感器选型 (14)10.2.2 信号处理电路设计 (15)10.2.3 数据采集与传输 (15)10.3 检测系统的软件设计 (15)10.3.1 软件架构设计 (15)10.3.2 数据处理与分析 (15)10.3.3 用户界面设计 (15)10.4 检测系统的实施与调试 (15)10.4.1 系统集成 (15)10.4.2 系统调试 (16)10.4.3 系统验收与交付 (16)第1章绪论1.1 检测技术与传感器技术概述检测技术作为现代科技领域中的一个重要分支，主要涉及对物理量、化学量、生物量等进行准确、快速地检测和测量。
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《传感与检测技术》实验指导书
机电工程学院
机电一体化教研室
《传感与检测技术》实验指导书
课程编号：0511101603
课程名称：传感与检测技术
周数/学分：2/4
先修课程：《高等数学》、《模拟电路》、《数字电路》、《信号与系统》、《大学物理》适用专业：机械设计制造及其自动化
开课教研室：机电一体化教研室
目录实验一温度传感器
实验二氧传感器
实验一温度传感器
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
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元件，一般用半导体材料做成，可以分为负温度系数热敏电阻NTC（Negative Temperature coefficient Thermistor）正温度系数热敏电阻PTC（Positive Temperature Coefficient Thermistor）和临界温度系数热敏电阻CTR（Critical Temperature Resistor）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-100----300摄氏度之间的温度测量，它的电阻值随着温度的升高而减小。
温度传感器电路图
三、主要仪器及耗材
万用表（自备）、桑塔纳3000BKT电控发动机实训台。
四、实验内容与步骤
1．将发动机调整到正常工作状态，并将发动机发动起来；
2．读取初始状态实训台上冷却液温度信号值，并测量此时温度传感器的电阻值；
3. 温度每升高10摄氏度，再次测量传感器的电阻值。
五、数据处理与分析
温度（℃）电阻值(Ω) 发动机转速（r/min）
35 1260 1500
45 1030 1350
55 740 1250
65 550 1150
75 385 1050
1.温度传感器采用负温度系数型热敏电阻。
2.冷却液温度信息为120℃以上时，温度传感器断路或者引线接触不良，混合气过稀，发动机无法正常发动。
3.冷却液温度信息为-30℃以下时，温度传感器短路，排气管冒黑烟。
4.冷却液温度信息不断变化，传感器电阻值不变，温度传感器故障。
六、实验注意事项
注意操作流程，注意人身安全
七、实验报告要求
1、写明实验目的和所用实验仪器。
2、写明本次实验所用传感器属于哪一类，简述其的工作原理。
实验二氧传感器
一、实验目的
1、了解氧传感器的结构原理及工作特性。
2、掌握氧传感器的检测方法。
二、实验原理
在使用三元催化转化器降低排放污染的发动机上,氧传感器是必不可少的。
三元催化转化器安装在排气管的中段,它能净化排气中C0、HC和NO× 三种主要的有害成分,但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内,三元催化转化器才能有效地起到净化作用。
故在排气管中插入氧传感器,借检测废气中的氧浓度测定空燃比。
并将其转换成电压信号或电阻信号,反馈给ECU。
ECU 控制空燃比收敛于理论值。
目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种, 其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。
氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管(固体电解质)。
锆管固定在带有安装螺纹的固定套中,内外表面均覆盖着一层多孔性的铅膜,其内表面与大气接触,外表面与废气接触。
氧传感器的接线端有一个金属护套:其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔;电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线端引出。
氧传感器工作电路
三、实验设备
万用表（自备）、示波器、桑塔纳3000BKT电控发动机实训台。
四、实验内容与步骤
1、富氧(稀混合气)检测
(1)将氧传感器从排气管拆出,并放入加热器(小电炉)中加热。
(2)用数字万用表测量氧传感器的两个电极的输出电压(电压值应小于0.2V)。
2、缺氧(浓混合气)检测
(1)将氧传感器装入排气管中,但氧传感器插头不接入电控系统中。
(2)发动机起动运转数分钟后,用数字万用表测量氧传感器的两个电极的输出电压(电压值应大于0.5V)。
3、反馈电压(时域判定法)的检测
(1)将氧传感器装入排气管中,氧传感器插头接入电控系统中。
(2)发动机起动运转数分钟后,用数字万用表测量氧传感器的两个电极的输出电压（电压值应大于0.5伏）。
(3)0.1-0.8V之间不断变化(通常每10ζ内变化8次以上)。
4、氧传感器中毒的检查(外观回测)
(1)顶端工作面呈棕色。
这是由“铅中毒”引起的颜色。
“铅中毒”会影响氧传感器反馈信息的灵敏度甚至失效。
(2)项端工作面呈白色。
这是由手在维修发动机时使用了硅密封胶、硅密封圈等引起的“硅中毒”。
“硅中毒”会影响氧传感器反馈信息的灵敏度甚至失效。
五、数据处理与分析
输出电压（V）变化次数（次/10秒）富氧稀混合气检测5-9 20
缺氧稀混合气检测4-4.5 20
反馈电压检测4-5 20
(1)富氧(稀混合气)检测,输出电压值太大,说明氧化锆陶资管外侧污染严重。
(2)缺氧(浓混合气)检测,输出电压值太小,说明氧传感器失效。
(3)反馈啦压(时域判定法)的检测,输出电压不在规定范围不断变化,说明氧传感器失效或电控系统电路有故障。
六、实验注意事项
注意操作流程，注意人身安全
七、实验报告要求
1、写明实验目的和所用实验仪器。
2、写明本次实验所用传感器属于哪一类，简述其的工作原理。