传感器原理实验指导书

合集下载

传感器实验指导书2023

传感器实验指导书2023

传感器实验指导书
一、实验目的
本实验旨在帮助学生了解和掌握各种传感器的原理及应用,通过实际操作加深对传感器技术的理解,提高实践能力和创新思维。

二、实验器材
电阻式传感器
电容式传感器
电感式传感器
压电式传感器
磁电式传感器
热电式传感器
光电式传感器
光纤传感器
化学传感器
生物传感器
三、实验步骤与操作方法
电阻式传感器实验:
(1)将电阻式传感器接入电路,测量其阻值;
(2)改变被测物体的电阻值,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电阻式传感器的输出特性。

电容式传感器实验:
(1)将电容式传感器接入电路,测量其电容值;
(2)改变被测物体的介电常数,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电容式传感器的输出特性。

电感式传感器实验:
(1)将电感式传感器接入电路,测量其电感值;
(2)改变被测物体的磁导率,观察电路中电压或电流的变化;
(3)记录实验数据,分析电感式传感器的输出特性。

压电式传感器实验:
(1)将压电式传感器接入电路,测量其输出电压;(2)施加压力或振动,观察电路中电压的变化;(3)记录实验数据,分析压电式传感器的输出特性。

磁电式传感器实验:
(1)将磁电式传感器接入电路,测量其输出电压;(2)改变磁场强度,观察电路中电压的变化;
(3)记录实验数据,分析磁电式传感器的输出特性。

传感器实验指导书

传感器实验指导书

传感器特性实验目录传感器特性实验目录 (1)一、基础型实验部分 (3)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 (5)实验三金属箔式应变片全桥性能实验 (6)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (7)实验五金属箔式应变片全桥温度影响实验 (8)实验六直流全桥的应用—电子秤实验 (9)实验七交流全桥的应用—振动测量实验 (9)实验八压阻式压力传感器压力测量实验 (11)* 实验九扩散硅压阻式压力传感器差压测量 (13)实验十差动变压器位移性能实验 (14)实验十一激励频率对差动变压器特性的影响 (16)实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验(1、2) (17)实验十三差动变压器的应用—振动测量实验 (19)实验十四电容式位移传感器位移测量实验 (21)实验十五电容式位移传感器的动态特性实验 (23)实验十六直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验 (25)实验十七交流激励时霍尔式位移传感器特性实验 (26)实验十八霍尔位移传感器振动测量 (27)实验十九霍尔式位移传感器的应用―电子秤实验 (28)实验二十霍尔转速传感器测速实验 (28)实验二十一磁电式转速传感器测速实验 (29)* 实验二十二用磁电式传感器测量振动实验 (30)实验二十三压电式传感器振动测量实验 (31)实验二十四电涡流传感器位移实验 (32)实验二十五被测体材质对电涡流传感器特性影响实验 (33)实验二十六被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (34)实验二十七电涡流传感器测量振动实验 (35)实验二十八电涡流传感器的应用―电子秤实验 (36)* 实验二十九电涡流转速传感器 (37)实验三十光纤传感器的位移特性实验 (38)实验三十一光纤传感器测量振动实验 (39)实验三十二光纤传感器测量转速实验 (40)实验三十三光电转速传感器的转速测量实验 (41)实验三十四利用光电传感器测转速的其它方案* (43)实验三十五热电偶测温性能实验 (43)实验三十六热电偶冷端温度补偿实验 (45)实验三十七热电阻测温特性实验 (46)实验三十八集成温度传感器温度特性实验 (48)实验三十九气体流量的测定实验* (51)实验四十气敏(酒精)传感器气体浓度测量实验 (52)实验四十一湿度传感器湿度测量实验 (53)实验四十二移相器实验 (53)实验四十三相敏检波器实验 (55)实验四十四SET传感器特性实验软件操作 (59)二、增强型实验部分 (65)实验一热释电远红外传感器辐射特性 (65)实验二--- 实验五、光电传感器特性实验(光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管) (67)实验六光纤温度传感器实验 (70)实验七光纤压力传感器实验 (71)实验八光栅位移传感器(原理型)实验 (71)实验九增量型光电编码器传感器(原理型)实验 (73)实验十超声测距传感器实验 (74)* 实验十一超声波传感器的运用 (75)实验十二矩传感器原理实验 (75)* 实验十三扭矩传感器的不同形式 (77)实验十四PSD位置传感器位置测量实验 (77)实验十五PSD位置传感器微振动测量实验 (79)* 实验十六PSD位置传感器用于自动定位 (79)实验十七CCD图像传感器线(圆)径测量实验 (79)实验十八J型热电偶温度特性实验 (83)实验十九T型热电偶温度特性实验 (83)实验二十半导体热敏电阻温度特性实验 (83)实验二十一表面无损探伤实验 (83)实验二十二指纹传感器(带控制输出)认知实验 (84)* 实验二十三指纹传感器计算机图像采集实验 (88)* 实验二十四红外辐射温度传感器实验 (88)* 实验二十五颜色识别传感器颜色识别实验 (89)* 实验二十六微波传感器运用实验 (90)* 实验二十七zigbee无线传感器网络实验 (90)* 实验二十八光栅位移传感器(测量型)实验(1) (90)* 实验二十九光栅位移传感器(测量型)实验(2) (91)* 实验三十环境监测实验(另附)一、基础型实验部分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》实验指导书

《传感器》实验指导书

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、实验仪器双杆式悬臂梁应变传感器、托盘、砝码、数显电压表、±5V 电源、差动放大器、电压放大器、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(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧,弹性体受到压力发生形变,应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。

图1-1 双杆式悬臂梁称重传感器结构图通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化,可将应变片串联或并联组成电桥。

电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,如图1-2所示R6=R7=R8=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.悬臂梁上的各应变片已分别接到调理电路面板左上方的R1、R2、R3、R4上,可用万用表测量判别,R1=R2=R3=R4=350Ω。

2.按图1-2只接好“差动放大器”和“电压放大器”部分,将“差动放大器”的输入端短接并与地相连,“电压放大器”输出端接数显电压表(选择200mV档),开启直流电源开关。

将“差动放大器”增益电位器与“电压放大器”增益电位器调至最大位置(顺时针最右边),调节调零电位器使电压表显示为0V。

关闭直流开关电源。

(两个增益调节的位置确定后不能改动)3.按图1-2接好所有连线,将应变式传感器的其中一个应变电阻(如R1)接入电桥与R6、R7、R8构成一个单臂直流电桥。

传感器原理(实验指导书)

传感器原理(实验指导书)

实验一热电偶测温实验一、实验目的:了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器:智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。

三、实验原理:智能调节仪控制温度实验图45-21.在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”,并按图45-2接线。

2.将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”,接加热器风扇电源,打开调节仪电源。

3.按住3秒以下,进入智能调节仪A菜单,仪表靠上的窗口显示“”,靠下窗口显示待设置的设定值。

当LOCK等于0或1时使能,设置温度的设定值,按“”可改变小数点位置,按或键可修改靠下窗口的设定值。

否则提示“”表示已加锁。

再按3秒以下,回到初始状态。

热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器,它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应,即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路,其两端相互连接,只要两节点处的温度不同,一端温度为T,另一端温度为T0,则回路中就有电流产生,见图50-1(a),即回路中存在电动势,该电动势被称为热电势。

图50-1(a)图50-1(b)两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。

当回路断开时,在断开处a,b之间便有一电动势E T,其极性和量值与回路中的热电势一致,见图50-1(b),并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B为负极。

实验表明,当E T较小时,热电势E T与温度差(T-T0)成正比,即E T=S AB(T-T0)(1)S AB为塞贝克系数,又称为热电势率,它是热电偶的最重要的特征量,其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。

热电偶的基本定律:(1)均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的截面积和长度如何,也不论各处的温度分布如何,都不能产生热电势。

(2)中间导体定律用两种金属导体A,B组成热电偶测量时,在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势E AB(T,T0),而这些导体材料和热电偶导体A,B的材料往往并不相同。

传感器检测技术实训指导

传感器检测技术实训指导

传感器检测技术实训指导前言传感器原理检测技术课程,在高等理工科院校电气与自动化专业、电子信息工程和测控技术与仪器类各专业的教学计划中,是一门重要的专业基础课。

实验是教学的重要环节之一,通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容,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。

本实验指导书提供了多个实验,可根据各学院相关专业教学实际,进行选做。

该指导书在以往使用的《检测技术实验指导书》基础上,由电气学院赵兰老师、姚志树老师进行了一定的修改和补充。

目录实验一箔式应变片桥路性能比较............ - 2 -实验二电容式传感器的特性................ - 4 -实验三电涡流式传感器的静态标定.......... - 6 -实验四电涡流传感器电机转速测量实验...... - 8 -实验五霍尔式传感器特性实验.............. - 9 -实验六霍耳传感器的应用—电子秤......... - 10 -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,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:311234()o R R U E R R R R =-++已知单臂、半桥和全桥电路的∑R 分别为、、。

电桥灵敏度S =∆V / ∆X ,于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E 、1/2E 和E 。

三、实验所需部件:CSY 10 型传感器系统实验仪:直流稳压电源、差动放大器、电桥、毫伏表、测微头。

直流稳压电源打到0V 档,毫伏表打到±50mv 档,差动放大器增益旋钮打到最右边。

(整理)传感器实验指导书【选】

(整理)传感器实验指导书【选】

目录实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (2)实验二电容式传感器的位移特性实验 (4)实验三霍尔转速传感器测速实验 (6)实验四压电式传感器测量振动实验 (7)实验五电涡流传感器位移特性实验 (8)实验六光纤传感器的位移特性实验 (10)实验七Cu50温度传感器的测温特性实验 (12)实验八湿敏传感器实验 (14)附录一温控仪表操作说明 (15)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:εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化,K 为应变灵敏系数,l l /∆=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元件,通过它转换被测部位的受力状态变化,电桥的作用是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。

单臂电桥输出电压U O14/εEK =。

三.需用器件与单元CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表(自备)。

四.实验步骤1.根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。

加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。

2.实验模块接入模块电源±15V (从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将CGQ-001实验模块调节增益电位器Rw 1顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上的电压表电压输入端Vi 相连,调节实验模块上调零电位器Rw 2,使电压表显示为零(电压表的切换开关打到2V 档)。

传感器原理及应用实验指导书

传感器原理及应用实验指导书

《传感器原理与应用》实验指导书朱蕴璞王芳编写孔德仁审定南京理工大学二〇〇九年九月实验须知1.传感器实验仪是贵重实验设备,请在每个实验前认真阅读实验指导书,尤其是每个实验最后的实验注意事项。

2.实验仪器电源的开关原则:连接测量线路,确认准确无误后,开启仪器电源;实验完毕,关闭仪器电源,拆除测量线路。

3.稳压电源不可对地短路。

4.实验过程中,心要细、动作要轻,不可有强制性机械动作出现。

5.实验严格按操作规程进行,否则,出现损坏责任自负。

6.实验完毕,请一切恢复到实验前的状态,然后离开实验室。

目录实验一传感器静态标定实验 (3)实验二应变式传感器特性实验 (10)实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式位移传感器特性实验 (14)实验四重量测量实验(选做) (25)实验五转速测量实验 (29)实验六温度实验 (34)实验一传感器静态标定实验(注:“压力传感器的静态标定及特性指标的求取”与“光纤位移传感器静态标定及特性指标求取“两实验取其一。

)压力传感器的静态标定及特性指标的求取1、实验目的掌握压力传感器静态标定的基本方法以及压力传感器的静态特性指标的求取。

2、实验内容(1)组建压力测试系统;(2)学习压力测试系统的标定过程;(3)计算压力测试系统静态特性指标。

3、实验原理及方法图 1 压力传感器标定系统原理被标传感器和压力表接入活塞压力计压力油路,活塞压力计产生一系列标准压力,该标准压力值由压力表指示。

4、实验仪器设备活塞压力计一台,数字万用表一只,动态电阻应变仪一台,压力表一只。

5、实验步骤(1)反复排除活塞压力计油腔内的空气,最后将压力泵手轮摇出。

(2)把压力传感器装在活塞压力计的联接螺帽上,关闭油杯。

(3)传感器输出接入可调零的桥盒,电桥输出接入数字万用表。

当输出量很小,无法直接用万用表测得时,可先将传感器接入动态电阻应变仪桥盒(注意电桥的连接),桥盒的另一端连线接应变仪输入(选择一个通道);将应变仪专用电源接好;电阻应变仪电压输出接数字万用表。

传感器原理及应用实验指导书解读

传感器原理及应用实验指导书解读

电工电子实验中心实验指导书传感器原理及应用实验教程目录目录实验一应变片直流全桥的应用—电子秤实验................................................. - 1 -实验二差动变压器测位移实验....................................................................... - 9 -实验三霍尔传感器测位移和转速实验.......................................................... - 15 -实验四电涡流传感器测位移和振动实验 ...................................................... - 19 -实验五光电传感器控制电机转速实验.......................................................... - 25 -实验六K热电偶测温性能实验..................................................................... - 29 -实验七气敏传感器实验 ............................................................................... - 36 -实验八湿敏传感器实验 ............................................................................... - 38 -附录A CSY-2000型传感器与检测技术实验台说明书 ................................. - 41 -附录B 智能调节器简介................................................................................ - 44 -实验一应变片直流全桥的应用—电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。

传感器实验指导书正文

传感器实验指导书正文

实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。

2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。

3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。

二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。

三、实验原理及电路1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:ΔR/ R =K ε,ΔR 为电阻丝变化值,K 为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L 。

通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。

2、电阻应变式传感如图1-1所示。

传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、半桥与全桥电路,最大测量范围为±3mm 。

1342+5VR RR5R1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示,图中R 1、R 2、R 3为固定,R 为电阻应变片,输出电压U O =EK ε,E 为电桥转换系数。

+5V R 2rR 1R R 1R 2R 4RP 2OP07R 3R 4RP 1R 5+15V-15V 调零电桥电 阻传感器差动放大器4321876RPR 3VA DB CE图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图四、实验步骤1、固定好位移台架,将电阻应变式传感器置于位移台架上,调节测微器使其指示15mm 左右。

将测微器装入位移台架上部的开口处,旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧,然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。

2、将实验箱(实验台内部已连接)面板上的±15V 和地端,用导线接到差动放大器上;将放大器放大倍数电位器RP 1旋钮(实验台为增益旋钮)逆时针旋到终端位置。

3、用导线将差动放大器的正负输入端连接,再将其输出端接到数字电压表的输入端;按下面板上电压量程转换开关的20V 档按键(实验台为将电压量程拨到20V 档);接通电源开关,旋动放大器的调零电位器RP 2旋钮,使电压表指示向零趋近,然后换到2V 量程,旋动调零电位器RP 2旋钮使电压表指示为零;此后调零电位器RP 2旋钮不再调节,根据实验适当调节增益电位器RP 1。

传感器原理实验指导书

传感器原理实验指导书

传感器原理实验指导书实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一.实验目的掌握金属箔式应变片直流电桥的原理及使用。

比较单臂、半桥、全桥的输出特性。

二.实验设备CSY—998B传感器系统实验仪所需电路单元:直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、V/F表、双平行梁测微头。

三.实验准备1.旋钮的初始位置直流稳压电源旋钮打到±4V档,V/F表打到20V档,差动放大增益旋钮打到最大处。

2.差动放大器调零用导线将正负输入端与地端连接起来,然后将输出端接到电压表的输入插口;开启主、副电源,调节差动放大器的增益到最大位置,调整差动放大器上的调零旋钮使表头在20V、2V都指示为零,关闭主副电源。

四.实验内容1.单臂电桥(1)按图接线,图中R4为金属箔式应变片,R1、R2和R3为电桥的固定电阻,r和W为调平衡电位器;(2)调整测微头使双平行梁处于水平位置(10—12mm);(3)将直流稳压电源打到±4V档,差动放大器增益旋钮往小旋转半圈,然后旋转W1使V/F表指示为零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。

(4)向上旋转测微头,每0.5mm记录电压表读数,共记录10组数据填入下表。

2.半桥(1)调整测微头使双平行梁处于水平位置(10—12mm),保持放大增益不变。

(2)将R3换成与原应变片工作状态相反的另一应变片,形成半桥,旋转W1使表头指示为零。

(5)向上旋转测微头,每0.5mm记录电压表读数,共记录10组数据填入下表。

33.全桥(选做)(1)调整测微头,使梁处于水平位置,保持放大器增益不变。

(2)按上图接线,调好零点。

(3)向上旋转测微头,每0.5mm记录电压表读数,共记录10组数据填入下表。

五.实验报告画出单臂、半桥、全桥时的X---V曲线,计算三种情况的灵敏度。

4实验二差动变压器的综合实验一.实验目的了解差动变压器测量系统的组成和标定方法;了解差动变压器测量振动的方法。

二.实验设备CSY——998B传感器系统实验仪、双线示波器。

传感器技术实验指导书_3

传感器技术实验指导书_3

实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7)实验三电容式传感器的位移特性实验 (9)实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13)实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)实验二直流全桥的应用――电子秤实验一、实验目的:了解应变直流全桥的应用及电路的标定。

二、基本原理:电子秤实验原理为实验一,全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。

三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码四、实验步骤:1、按实验一中2的步骤,将差动放大器调零,应变式传感器实验模板按全桥接线,合上主控台电源开关,调节电桥平衡电位R W1,使数显表显示0.00V。

2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器R W3(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或-0.200V。

3、拿去托盘上的所有砝码,调节电位器R W4(零位调节)使数显表显示为0.0000V。

4、重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量纲g,就可以称重。

成为一台原始的电子秤。

5、把砝码依次放在托盘上,填入下表2-1。

6、根据上表,计算误差与非线性误差。

五、思考题1、全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:(1)可以(2)不可以。

2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻。

实验三电容式传感器的位移实验一、实验目的:了解电容式传感器结构及其特点。

二、基本原理:利用平板电容C=εA/d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中,保持二个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。

三、需用器件与单元:电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。

传感器原理实验指导书

传感器原理实验指导书

传感器原理及应用实验指导书河北理工大学计控学院实验中心实验一(1) 金属箔式应变片性能—单臂电桥实验目的:了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。

所需单元及部件:直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V 表、主、副电源。

旋钮初始位置:直流稳压电源打到±2V 档,F/V 表打到2V 档,差动放大器增益最大。

实验步骤:1.了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。

上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双平行梁前面的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。

2.将差动放大器调零:用连线将差动放大器的正、负、地短接。

将差动放大器的输出端与F/V 表的输入插口Vi 相连;开启主、副电源;调节差动放大器的增益到最大位置,然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V 表显示为零,关闭主、副电源。

3.根据图1接线。

R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻;Rx=R4为应变片。

将稳压电源的切换开关置±4V 档,F/V 表置20V 档。

调节测微头脱离双平行梁,开启主、副电源,调节电桥平衡网络中的W1,是F/V 表显示为零,然后将F/V 表置2V 档,在调电桥W1(慢慢地调),使F/V 表显示为零。

+4V-4V电桥平衡网络直流电压表4.将测微头转动到10mm 刻度附近,安装到双平行梁的自由端(与自由端磁钢吸合),调节测微头支柱的高度(梁的自由端跟随变化)使F/V 表显示最小,再旋动测微头,使F/V 表显示为零(细调零),这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

5.往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移记下F/V 表显示的值。

建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm 记一个数值填入下表:6.根据所得结果计算灵敏度S=△V/△X (式中△X 为梁的自由端位移变化,△V 为相应F/V 表显示的电压相应变化)。

7.实验完毕,关闭主、副电源,所有旋钮转到初始位置。

传感器原理实验指导书

传感器原理实验指导书

传感器原理实验指导书孙红鸽、曹毅实验一模拟称重电子秤电路设计及精度分析一、实验性质:综合性实验项目二、实验目的在该实验中,学生采用“金属箔式应变片”传感器完成“模拟电子秤”的实验,通过不同的应变片粘贴方法,改进对应的电路,分析不同情况下电子秤的测量精度,并提出改进方向。

该实验可应用性强,扩展学生的视野,有利于提高学生综合实验能力。

三、基本原理1、模拟电子秤原理电阻应变式模拟电子秤是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。

2、电阻应变效应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。

3、单臂电桥对单臂电桥而言,电桥输出电压,U01=EKε/4。

(E为供桥电压)。

4、半桥电桥不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。

当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U02=EKε/ 2,比单臂电桥灵敏度提高一倍。

5、全桥电桥全桥测量电路中,将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4,当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,桥路输出电压U03=KEε,比半桥灵敏度又提高了一倍,非线性误差进一步得到改善。

四、基本元器件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、万用表。

传感器实验指导书(天煌)

传感器实验指导书(天煌)

传感器实验指导书(天煌)1000字
传感器实验指导书(天煌)
实验目的:
1.了解传感器的原理和应用
2.掌握传感器的工作原理和特性
3.学习传感器的调试和使用方法
实验器材:
1.电路板
2.传感器
3.电源
4.跳线
5.万用表
实验原理:
传感器是一种具有灵敏度的检测设备,它可以将非电信号转化为电信号。

传感器的工作原理是根据某物理量或化学量的变化而发生变化,通过一定的转换过程将检测到的信号转化为标准的电信号。

传感器可以将测量对象的感觉量转化为可以识别的电信号,常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光传感器等。

实验步骤:
1.将电路板上的电源与传感器相连,使用跳线将两者连接起来。

2.使用万用表检测传感器的工作状态,表检测该传感器是否能够正常工作。

3.使用万用表进行电路调试,将电路连接正确,传感器的电压和电流等参数达到正常范围。

4.按照传感器的使用方法使用传感器,完成出数据。

可以用数据收集仪器对数据进行记录和分析。

实验结果:
通过本次实验,可以了解传感器的原理和应用,掌握传感器的工作原理和特性,学习传感器的调试和使用方法。

在实验中,还可以发现传感器的灵敏度可以通过调整电路参数进行变化,从而对测量对象的感受变化提供更具体的数值。

传感器实验指导书11

传感器实验指导书11

实验平台介绍传感器教学实验系列nextsense是针对传感器教学,虚拟仪器教学等基础课程设计的教学实验模块。

nextsense系列配合泛华通用工程教学实验平台nextboard使用,可以完成热电偶、热敏电阻、RTD热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。

课程提供传感器以及调理电路,内容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。

图1 nextboard实验平台nextboard具有6个实验模块插槽;提供两块标准尺寸的面包板,用户可自搭实验电路;为NI 数据采集卡提供信号路由,可完全替代NI数据采集卡接线盒功能,轻松使用数据采集卡资源;还为实验模块和自搭电路提供电源,既可用于有源电路供电,也可作为外接设备供电。

实验模块区共有6个插槽,分别为4个模拟插槽Analog Slot 1-4,2个数字插槽Digital Slot 1-2。

数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot 和Digital Slot 上。

Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。

Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。

图2 模拟插槽和数字插槽特别需要注意的是:(1)在使用所有模块之前,都要先区分模块的类型:带有正弦波标记的为模拟实验模块,需要插在Analog Slot 上使用;带有方波标记的为数字模块,需要查在Digital Slot 上使用。

如果插错插槽,会导致模块工作不正常,甚至损坏模块。

(2)插拔实验模块前关闭nextboard电源。

(3)开始实验前,认真检查模块跳线连接,避免连接错误而导致的输出电压超量程,否则会损坏数据采集卡。

Nextboard的连线:(1)电源线,把220V的电源通过一个15V的直流变压器,送到实验台上。

(2)数据采集卡,将数据采集卡的插头与实验台可靠连接。

光敏电阻实验实验目的1、了解光敏电阻的特性2、熟悉光敏电阻的常见测量电路及使用方法实验设备Nextboard热敏电阻模块电脑实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大,其结构一般如下图所示。

传感器实验指导书(天煌)

传感器实验指导书(天煌)

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合,开发成功的新一代传感器系统实验设备。

适用于各大、中专院校开设“传感器原理”、“非电量检测技术”、“工业自动化仪表与控制”等课程的实验教学。

二、装置特点1.实验台桌面采用高绝缘度、高强度、耐高温的高密度板,具有接地、漏电保护、采用高绝缘的安全型插座,安全性符合相关国家标准;2.完全采用模块化设计,将被测源、传感器、检测技术有机的结合,使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、信号采集和传输的整个过程;3.紧密联系传感器与检测技术的最新进展,全面展示传感器相关的技术。

三、设备构成实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理(模块)、数据采集卡组成。

1.主控台(1)信号发生器:1k~10kHz 音频信号,Vp-p=0~17V连续可调;(2)1~30Hz低频信号,Vp-p=0~17V连续可调,有短路保护功能;(3)四组直流稳压电源:+24V,±15V、+5V、±2~±10V分五档输出、0~5V可调,有短路保护功能;(4)恒流源:0~20mA连续可调,最大输出电压12V;(5)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级;(6)数字式毫安表:量程0~20mA,三位半数字显示、精度0.5级,有内侧外测功能;(7)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm;(8)计时器:0~9999s,精确到0.1s;(9)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.50C。

2.检测源加热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~1200C;转动源:0~24V直流电源驱动,转速可调在0~3000rpm;振动源:振动频率1Hz~30Hz(可调),共振频率12Hz左右。

传感器实验指导书(3个)

传感器实验指导书(3个)

(1)测量电路的电流由恒流源提供,AO 从-0.1~-1.9 之间取若干值,该电流大小的计算公
式为 AO/10KΩ。
(2)使用万用表测量直流电压的档位测量 Vout 的值,测量点参考实验面板提示。
(3)通过公式 RG= Vout/I, 计算得出光敏电阻的阻值。
光源数
AO(V)
I (mA)
Vout(V)
.
.
实验平台介绍
传感器教学实验系列 nextsense 是针对传感器教学,虚拟仪器教学等基础课程设计的教 学实验模块。nextsense 系列配合通用工程教学实验平台 nextboard 使用,可以完成热电偶、 热敏电阻、RTD 热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。课程提供传感器以及调 理电路,容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。
图 2 模拟插槽和数字插槽
页脚
.
.
特别需要注意的是: (1)在使用所有模块之前,都要先区分模块的类型:带有正弦波标记的为模拟实验模 块,需要插在 Analog Slot 上使用;带有方波标记的为数字模块,需要查在 Digital Slot 上 使用。如果插错插槽,会导致模块工作不正常,甚至损坏模块。 (2)插拔实验模块前关闭 nextboard 电源。 (3)开始实验前,认真检查模块跳线连接,避免连接错误而导致的输出电压超量程, 否则会损坏数据采集卡。
(3) 半导体热敏电阻有很高的温度系数,灵敏度高,适用于在 0℃-150℃之间测量。
实验原理
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻 器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大,其结构一般如下图所示。
图 1 光敏电阻结构
光照射半导体材料时,材料吸收光子而产生电子-空穴对,使导电性能增加,电导率增 加。这种光照后电导率发生变化的现象称为光电导效应。不同的半导体材料产生光电导的光 谱围不同,常用的光敏电阻材料有硫化镉(CdS),硒化镉(CdSe),硒化铅(PbSe),碲化铅 (PbTe)等。本实验采用硫化镉材料光敏电阻,型号 VT3ФN3。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

《传感器原理及应用》实验指导书闻福三郭芸君编著电子技术省级实验教学示范中心实验一 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1、传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台2、万用表 MY60 1个三、 实验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 ∆。

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。

通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化,可以得到被测对象的应变值ε,而根据应力应变关系εσE = (2)式中:ζ——测试的应力; E ——材料弹性模量。

可以测得应力值ζ。

通过弹性敏感元件,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。

四、 实验内容与步骤1、应变式传感器已装到应变传感器模块上。

用万用表测量传感器中各应变片R1、R2、R3、R4,R1=R2=R3=R4=350Ω。

2、将主控箱与模板电源±15V 相对应连接,无误后,合上主控箱电源开关,按图1-1顺时针调节Rw2使之中间位置,再进行放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V 档)。

关闭主控箱电源。

(注意:当Rw2的位置一旦确定,就不能改变。

)3、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与R5、R6、R7接成直流电桥,(如四根粗实线),把电桥调零电位器Rw1,电源±5V ,此时应将±5V 地与±15V 地短接(因为不共地)如图1-1所示。

检查接线无误后,合上主控箱电源开关。

调节Rw1,使数显表显示为零。

4、按表1-1中给出的砝码重量值,读取数显表数值填入表1-1中。

图1-1 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W U S ∆∆=/(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。

2、从理论上分析产生非线性误差的原因。

实验二金属箔式应变片——半桥、全桥、电子秤实验一、实验目的1、了解半桥及全桥测量电路的原理及优点。

2、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。

二、实验仪器传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台三、实验原理把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。

当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EGε/2。

式中E为电桥供电电压。

四、实验内容与步骤1、将主控箱与模板电源±15V相对应连接,检查无误后,合上主控箱电源开关,进行放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V档)。

关闭主控箱电源。

2、根据图2-1接线。

R1、R2为实验模板左上方的应变片,注意R2应和R1受力状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。

接入桥路电源±5V,调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零,重复实验一中的步骤4、5。

按表2-1中给出的砝码重量值,读取数显表数值填入表2-1中。

计算灵敏度WUS∆∆=/2,非线性误差2fδ。

若实验时显示数值不变化说明R1与R2两应变片受力状态相同。

则应更换应变片。

3、根据图2-2接线,将四个应变片接入电路。

接入桥路电源±5V,调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零。

4、按表2-2中给出的砝码重量值,读取数显表数值填入表2-2中,进行灵敏度和非线性误差计算。

图2-1 应变式传感器半桥实验接线图图2-2 应变式传感器全桥实验接线图6、将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器Rw2(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V或—0.200V。

7、拿去托盘上的所有砝码,调节电位器Rw1(零位调节)使数显表显示为0.000V。

8、重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量量纲g,就可以称重,成为一台原始的电子秤。

9、把砝码依次放在托盘上,填入下表2-3中。

根据上表,计算误差与非线性误差。

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。

2、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,并从理论上加以分析比较,得出相应的结论。

实验三差动变压器的性能测定一、实验目的1、了解差动变压器的工作原理和特性。

2、了解三段式差动变压器的结构。

二、实验仪器1、传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台2、示波器 MOS-620CH 1台三、实验原理差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段式和三段式,本实验采用三段式结构。

当传感器随着被测体移动时,由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级反向串接,即同名端接在一起,就引出差动输出,其输出电势则反映出被测体的位移量。

四、实验内容与步骤1、将差动变压器及测微头安装在差动变压器实验模板上。

2、将传感器引线插头插入实验模板的插座中,在模块上按图3-1接线,音频振荡器信号必须从主控箱中的音频振荡器的端子(正相或反相)输出,调节音频振荡器的频率,使输出频率为4-5KHZ(可用主控箱的频率计来监测)。

调节输出幅度为峰—峰值Vp-p=2V(可用示波器监测)。

3、旋动测微头,使示波器第二通道显示的波形峰峰值Vp-p为最小,这时可以左右位移,假设其中一个方向为正位移,另一个方向为负位移,从Vp-p最小开始旋动测微头,每0.2mm 从示波器上读出输出电压Vp-p值,填入下表3-1,再从Vp-p最小处反向位移做实验,在实验过程中,注意左、右位移时,初、次级波形的相位关系。

图3-1 双踪示波器与差动变压器连接示意图4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压的大小,根据表3-1画出Vop-p—X曲线,求出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

五、实验注意事项1、在做实验前,应先用示波器监测差动变压器激励信号的幅度,使之为Vp-p值为4V,不能太大,否则差动变压器发热严重,影响其性能,甚至烧毁线圈。

2、模块上L2、L3线圈旁边的“*”表示两线圈的同名端。

六、思考题用差动变压器测量较高频率的振幅,例如1KHz的振动幅值,可以吗?差动变压器测量频率的上限受什么影响?七、实验报告要求1、根据实验测得的数据,绘制出测微头左移和右移时传感器的特性曲线。

2、分析产生非线性误差的原因。

实验四 电容式传感器的位移特性实验一、 实验目的了解电容式传感器结构及其特点。

二、 实验仪器传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台三、 实验原理利用平板电容C =εS /d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、S 、d 中三个参数中,保持两个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d )和测量液位(变S )等多种电容传感器。

变面积型电容传感器中,平板结构对极距特别敏感,测量精度受到影响,而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小,且理论上具有很好的线性关系,(但实际由于边缘效应的影响,会引起极板间的电场分布不均,导致非线性问题仍然存在,且灵敏度下降,但比变极距型好得多。

)成为实际中最常用的结构,其中线位移单组式的电容量C 在忽略边缘效应时为:()12ln 2r r lC πε= (1)式中 l ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度; 12r r 、——外圆筒内半径和内圆柱外半径。

灵敏度与,12r r 有关,12r r 与越接近,灵敏度越高,虽然内外极筒原始覆盖长度l 与灵敏度无关,但l 不可太小,否则边缘效应将影响到传感器的线性。

本实验为变面积式电容传感器,采用差动式圆柱形结构,因此可以很好的消除极距变化对测量精度的影响,并且可以减小非线性误差和增加传感器的灵敏度。

四、 实验内容与步骤1、将电容式传感器装于电容传感器实验模板上,将传感器引线插头插入实验模板的插座中。

2、将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)Rw 调节到中间位置。

3、接入±15V 电源,旋动测微头改变电容传感器动极板的位置,当电压变为最小值时开始记输出电压值,然后向左右移动,每隔0.2mm 记下位移X 与输出电压值,填入表4-1。

4、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差f δ。

五、 实验注意事项1、传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。

2、做实验时,不要接触传感器,否则将会使线性变差。

图4-1电容传感器位移实验接线图六、思考题1、简述什么是传感器的边缘效应,它会对传感器的性能带来哪些不利影响。

2、电容式传感器和电感式传感器相比,有哪些优缺点?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,并利用最小二乘法做出拟合直线,计算该传感器得非线性误差。

2、根据实验结果,分析引起这些非线性得原因,并说明怎样提高传感器得线性度。

实验五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。

二、实验仪器传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台三、实验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,这种物理现象称为霍尔效应。

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UH =KHIB,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kxUH,式中k—位移传感器的灵敏度。

相关文档
最新文档