传感器实验指导
传感器实验指导书
实验指导书实验一、箔式应变片的温度效应及补偿实验目的：1、认识环境温度变化对传感器输出的影响(零点漂移、灵敏度漂移)；2、 掌握差动电桥电路对温漂的抑制；3、 了解差动电桥电路抗干扰能力。
实验原理：传感器输出不仅反映被测量，环境的其它物理量（温度、电磁、偏载等等）也会对传感器的输出产生影响，即产生干扰。
为了提高测量精度，需提高传感器抗干扰能力，即干扰补偿。
一种有效的补偿措施是差动传感器方法。
含干扰的传感器静态数学模型为：)(3210T f X a X a X a a Y n n +++++=若传感器采用差动方法则有：)()(2222155331T f T f X a X a X a Y -++++=式中，)(T f 为干扰量产生的输出，)(1T f 、)(2T f 为两差动转换元件产生的输出。
通常干扰为共模干扰，即)(1T f 、)(2T f 同号，这样差动传感器的干扰减小，若传感器转换元件完全对称，即)(1T f 、)(2T f 完全相等，则干扰输出为零。
由工艺原因，传感器结构不可能完全对称，即通过差动方法不能完全消除干扰，或是传感器不能采用差动结构，传感器的干扰通常还需采取其它补偿措施。
实验步骤：1、连接主机与模块电源连接线，差动放大器增益置于最大位置(顺时针方向旋到底)，差动放大器“+”“-”输入端对地用实验线短路。
输出端接电压表2V 档。
开启主机电源，用调零电位器调差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。
2、 观察贴于悬臂梁根部的应变片的位置与方向，按图(1)将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R 为应变片(可选上梁或下梁中的一个工作片)，图中每两个节之间可理解为实验连接线，注意连接方式，勿使直流电源激励电源短路。
将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。
3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。
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
使用说明实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
一、实验仪的传感器配置及布局是：四片金属箔式应变计：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副双孔称重传感器，四片金属箔式应变计贴在双孔称重传感器的上下两面，受力工作片分别用符号和表示。
可以分别进行单臂、半桥和全桥的交、直流信号激励实验。
请注意保护双孔悬臂梁上的金属箔式应变计引出线不受损伤。
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。
电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L。
绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。
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。
压电加速度式：位于悬臂梁自由端部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。
磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。
热电式（热电偶）：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边还有一副平行悬臂梁，上梁表面安装一支K分度标准热电偶，冷端温度为环境温度。
热敏式：平行悬臂梁的上梁表面还装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为8~10K。
光电式传感器装于电机侧旁。
为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15V直流电源，打开加热开关即能加热，加热温度通常高于环境温度30℃左右，达到热平衡的时间随环境温度高低而不同。
需说明的是置于上梁上表面的温度传感器所感受到的温度与在两片悬臂梁之间电加热器处所测得的温度是不同的。
霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm 。
MPX 压阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围0~50KP 。
精度1%。
（CSY10B ）湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围：0~99%RH 。
气敏传感器：MQ3型，对酒精气敏感，测量范围10-2000PPm ，灵敏度RO/R ＞5。
传感器;教学方法;实验
传感器;教学方法;实验摘要：一、引言二、传感器教学方法的重要性1.理论与实践相结合2.培养动手能力和创新能力3.提高学生兴趣和参与度三、实验在传感器教学中的应用1.实验设计与组织2.实验过程的监控与评估3.实验成果的展示与交流四、传感器实验教学的创新与挑战1.教学资源的整合与优化2.教学方法的改进与创新3.学生素质的提升与培养五、结论正文：一、引言随着科技的不断发展，传感器技术在各个领域得到了广泛的应用。
为了培养更多具备创新能力的高素质人才，教育工作者们纷纷将传感器教学方法引入课堂。
本文将从传感器教学方法的重要性、实验在传感器教学中的应用、传感器实验教学的创新与挑战等方面展开论述。
二、传感器教学方法的重要性1.理论与实践相结合传感器教学方法强调将理论知识与实际操作相结合，让学生在动手实践中掌握传感器的工作原理和应用。
这样的教学方式有利于巩固学生的理论基础，提高动手能力，培养解决实际问题的能力。
2.培养动手能力和创新能力实验过程中，学生可以亲自动手操作传感器，观察其性能变化，从而深入理解传感器的原理。
在实践操作中，学生还可以发挥自己的创新能力，对传感器进行改进和优化，为解决实际问题提供新思路。
3.提高学生兴趣和参与度传感器教学方法通过实验的形式，使课堂变得更加生动有趣。
学生在参与实验的过程中，可以感受到科技的魅力，提高学习的兴趣和积极性，从而提高教学效果。
三、实验在传感器教学中的应用1.实验设计与组织为了确保实验教学的顺利进行，教师需要对实验项目进行精心设计，明确实验目的、实验内容和实验步骤。
在实验过程中，教师要加强对学生的指导，确保实验安全、有序地进行。
2.实验过程的监控与评估教师要对学生的实验过程进行全程监控，确保实验数据的准确性。
同时，要对学生的实验表现进行评估，给予充分的肯定和建设性意见，激发学生的学习动力。
3.实验成果的展示与交流实验结束后，教师要组织学生进行实验成果的展示和交流。
学生可以通过PPT、报告等形式分享自己的实验成果，相互学习，提高自己的能力。
《传感器实验指导》热敏电阻传感器的应用及特性实验
《传感器实验指导》热敏电阻传感器的应用及特性实验1.掌握热敏电阻的工作原理。
2.掌握热敏电阻测温程序的工作原理。
1.分析热敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.热敏电阻温度测量模块；3.温度计；4.导线若干。
热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件（如图4-1所示）。
热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。
若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（n,μn, p,μp)因为n、p、μn、μp 都是依赖温度T 的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线。
图4-1 热敏电阻外观热敏电阻是电阻值随温度变化的半导体传感器。
它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。
热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。
它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。
它的过载能力强，成本低廉。
但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。
热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。
热敏电阻按电阻温度特性分为三类。
（1）负温度系数热敏电阻（NTC）：在工作温度范围内温度系数一般为-（1~6）％/C°。
（2）正温度系数热敏电阻（PTC）：又分为开关型和缓变型，开关型在居里点的温度系数大约（10~60）％/C°，缓变型一般为（0.5~8）％/C°。
（3）临界负温度系数热敏电阻（CTR）：NTC热敏电阻可用于温度计、温差计、热辐射计、红外探测器和比热计中作为检测元件。
测温范围为-60 至+300℃，在更高的温度时其稳定性开始变差。
NTC热敏电阻的标称阻值一般在1Ω至100MΩ之间。
传感器实训指导书
扬州高等职业技术学校实训指导书2011—2012学年第二学期课程名称传感器课程类别实训专业模具授课班级10205授课教师胡冯仪《传感器》实训指导书实验一、YL-CG2003型传感器实验台仪器的使用一、电源部分1.总电源空气式带漏电保护开关切换整个实验台的单相220V电源，额定电流最大为3A，安全可靠。
2.指示灯—电源插入电网后即亮，表示实验台已接入电源。
3.AC220输出双路多功能插座可输出220V单相电源，功率不大于300W二、温度控制部分1.温度控制仪面板说明（1）将K型热电偶接入主控箱面板温度中的Ei（+、-）标准值插孔中，合上热源开关。
仪表将首先按A、B、C程序自检2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。
当为内接输入位置可测量指示2V-15V直流稳压输出电压。
外接输入分两档0-2V或0-20V。
A、所有数码管及所有指示灯全部点亮，用来检测发光系统是否正常，此时如发现有不能点亮的发光文件，请停止使用该仪表送修。
B、PV窗口显示“TYPE”，SV窗口显示仪表目前所应配输入类型。
C、显示仪表的控制范围，SV窗口显示下限测量控制值，PV窗口显示上限控制值。
（2）仪表进行完以上三步自检后，即投入正常测控状态，上排PV窗口显示测量值，下排SV 窗口设定值。
（3）要想修改设定值，请在正常显示方式下，按一下SET键，PV窗口显示，“SP”，SV窗口显示已设置的值，此时按▲键向上调节设定值,按键▼向下调节设定值。
2.温控仪电源开关—控制整个温控部分电源开或关。
（1）指示灯一亮表示电源部分总电源开关已打开，实验仪在工作。
（2）温控传感器输入插口一通过JK插头与9号温度实验模块E型热电偶连接用。
（3）加热源电源输出端—可提供20V交流5A功率电源。
与9号实验模块电源输入端进行加热温控。
控制温度精度±1℃。
三、数显单元和2V～15V直流电源部分1.直流电压显示为132数字电压表读数V。
2.通过切换开关可控制直流电压表输入端。
传感器实验指导书
传感器（检测与转换）实验指导书李欣编著目录实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 (3)实验二电阻式传感器的半桥性能实验 (6)实验三电阻式传感器的全桥性能实验 (8)实验四变面积式电容传感器特性实验 (10)实验五差动式电容传感器特性实验 (13)实验六差动变压器的特性实验 (14)实验七自感式差动变压器的特性实验 (16)实验八光电式传感器的转速测量实验 (18)实验九接近式霍尔传感器实验 (20)实验十涡流传感器的位移特性实验 (22)实验十一温度传感器及温度控制实验(AD590) (24)实验十二超声波传感器的位移特性实验 (27)附录一计算机数据采集系统的使用说明 (29)附录二检测与转换技术(传感器)实验台使用手册 (31)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＝Kε，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。
11─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R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压U O＝EKε，E为电桥转换系数。
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。
传感器实验指导
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RRR E U ⋅+∆⋅=21/40（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、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，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
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（每只约20g）、数显表、±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板上。
传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板差动放大器调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②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RW2使数显表显示为零。
4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。
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。
传感技术与应用实验指导及实验报告
传感技术与应用实验指导及实验报告
引言
随着现代社会的快速发展，人们在实现智能化、自动化、信息化社会
中有着更高的要求。
在系统自动化中，传感技术被广泛应用于测量、监测、测控和环境监测中。
传感技术由检测传感器、数据采集传输、物理量及信
号处理等组成，是现代智能化控制系统中重要的技术之一，本实验将介绍
传感技术的应用，以及通过实验来详细阐明这一技术的实际应用特点。
一、实验目的
1、掌握传感技术的基本原理和用法。
2、理解传感技术在智能化系统中的重要作用。
3、学习应用传感技术的实验流程和实验报告格式。
二、实验内容
1.传感器原理：介绍传感器原理和结构，包括热电式、光电式、声学式、机械式、电磁式、液位式等。
2.传感器应用：介绍传感技术在智能化系统中的应用，如安全报警系统、机器人控制等。
3.传感器实验：介绍传感器实验的基本步骤，如确定实验目的、检查
电路图表、确认电路连接、测试传感器输出等。
4.实验报告：介绍传感器实验报告的内容，如实验目的、实验步骤、
实验结果、实验结论等。
三、实验要求
1、根据实验指导完成传感器实验，并根据实验结论和讨论，写出实验报告。
2、认真阅读实验。
传感器实验的注意事项
传感器实验的注意事项传感器实验是工程技术领域中常见的实验方法之一，通过对传感器进行测试和分析，可以获取传感器的性能指标和特性参数，从而有效地为工程应用提供参考和指导。
然而，传感器实验中存在一些需要特别注意的问题，下面将进行详细阐述。
首先，传感器实验前需要明确实验目的和要求。
传感器的种类繁多，不同类型的传感器用于不同的应用领域，因此在进行实验之前，应该明确实验目的和要求，包括测试的性能指标、精度要求、工作范围等，以便于合理安排实验方案。
其次，选择合适的测试设备和装置也是传感器实验中需要考虑的问题。
对于某些特殊的传感器，可能需要使用特殊的测试设备和装置进行测试，例如使用高精度的电压源或电流源、数字万用表、示波器等。
选择合适的测试设备和装置，能够保证实验的准确性和可靠性。
再次，传感器实验中需要注意实验场景和环境的控制。
传感器的性能往往会受到外部环境的影响，例如温度、湿度、气压等因素，因此在进行传感器实验时，要尽可能地控制外部环境的影响。
可以通过恒温箱、湿度控制器等设备对环境进行控制，确保实验的可重复性和比较性。
另外，传感器实验中需要注意传感器的灵敏度和线性特性。
灵敏度是指输入信号和输出信号之间的比例关系，而线性特性是指传感器输出信号与输入信号之间的线性关系。
在实验过程中，应尽量保持输入信号的稳定，并在不同的输入信号下观察输出信号的变化，以获取传感器的灵敏度和线性特性曲线。
可以采用标准信号源进行输入，然后通过数据采集卡或示波器对输出信号进行采集和分析。
此外，传感器实验中还要注意测试的时间和频率。
不同的传感器具有不同的响应时间和工作频率，要根据传感器的特性合理安排测试的时间和频率。
在实验中，可以通过改变信号源的频率或调整测试设备的参数来确定传感器的响应时间和工作频率。
最后，传感器实验后还需要对实验数据进行处理和分析。
在实验过程中，应注意数据的准确性和可靠性。
可以采用多次重复实验的方法，进行数据的平均处理，以减小误差和提高实验结果的可信度。
《传感器实验指导》传感器在速度测量中的应用实验
《传感器实验指导》传感器在速度测量中的应用实验1.掌握槽型光耦的工作原理；2.掌握槽型光耦直流电机转速测量调理电路的工作原理；3.掌握霍尔IC的工作原理；4.掌握霍尔IC直流电机转速测量的方法。
1.分析槽型光耦传感器和霍尔IC测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测速度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.速度测量模块；3.导线若干。
实验A：基于槽型光耦的直流电机转速测量实验槽型光耦：也称作槽型光电耦合器或槽型光电开关或对射式光电开关。
是以光为媒体由发光体与受光体间的光路遮挡或由反射光的光亮变化为信号检测物体的位置、有无等的装置。
本实验使用台湾亿光生产的ITR9606型槽型光耦，由一个红外线发射管与一个NPN型的硅光敏三极管组合而成，外形如图1所示。
图7-1 槽型光耦外观光电码盘测速法与霍尔元件测速法基本类似，在电机转轴上安装一个很轻巧的传感器，将电机的转动信号通过光（光电码盘）或磁（霍尔元件）转换为电脉冲，进而通过计算电脉冲的个数获得电机的实际转速，如图2所示。
图7-2 测量原理示意图转速计算：若测速编码数为M，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速n=(N/（t*M）)*60。
实验中，LabVIEW采用了计算每一个转速脉冲周期的方法，将周期转换为频率，并将秒换算成分钟，再除以测速码盘的透过次数（6），就得到了直流电机每分钟的转速（RPM）。
实验B：基于霍尔IC的直流电机转速测量实验霍尔IC又称霍尔开关。
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。
两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K*I*B/d。
其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦兹力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。
由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
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)一、实验目的本实验旨在帮助学生理解传感器的工作原理和应用场景，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
二、实验器材1：传感器模块 - 1个2： Arduino开发板 - 1个3：连接线 - 若干4：电阻 - 若干5： LED灯 - 若干6：温度计 - 1个三、实验步骤1：搭建电路连接：a：将传感器模块连接至Arduino开发板的数模转换口。
b：将Arduino开发板通过USB线与电脑连接。
c：根据传感器模块的数据手册接入合适的电源。
2：编写程序：a：在Arduino开发环境中创建新的项目。
b：导入传感器模块的库文件。
c：编写代码，初始化传感器模块并设置参数。
d：编写数据采集和数据处理的代码逻辑。
e：将编写好的代码烧录到Arduino开发板中。
3：实验数据采集：a：打开串口监视器，设定合适的波特率。
b：通过串口监视器输出传感器采集到的数据。
c：单独测试和观察每个传感器模块的输出。
d：记录实验数据。
4：数据处理和分析：a：根据传感器的特性和实验需求，对采集到的数据进行初步处理和筛选。
b：运用统计学方法对数据进行分析，计算平均值、标准差等统计量。
c：绘制数据分布直方图、折线图等可视化图表。
d：根据分析结果进一步讨论和解释实验现象。
四、实验注意事项1：在电路连接和编写程序时，务必参考传感器模块的数据手册，遵循正确的接线和设置流程。
2：实验过程中请注意安全，不得擅自改变电路接线或开关设置。
3：在实验数据采集时，应保持传感器模块与待测物理量之间的适当距离和相对位置。
4：在进行数据处理和分析时，遵循科学规范，严谨处理实验数据。
5：实验结束后，关闭所有设备，清理实验台面。
五、实验结果实验数据显示，传感器模块对待测物理量的测量准确性较高，且具有较好的稳定性。
通过数据分析，我们可以得出以下结论：：：六、附件本文档涉及的附件包括：1：传感器模块数据手册2： Arduino开发板示例程序3：实验数据记录表七、法律名词及注释1：版权：著作权法规定的对具有独创性的文学、艺术和科技作品所享有的权利。
传感器实验指导书
实验设备简介（一）传感器种类：金属箔应变片式传感器、半导体应变片、电容传感器、电涡流传感器、霍尔位移传感器、光电传感器、磁电传感器、温度传感器和湿度传感器等。
（二）实验台信号及显示部分1、气压装置：由气泵、气压表、流量计、储气箱组成。
2、低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，V P-P值20V，Vi端插口可提供用作电流放大器。
3、音频振荡器：1～10kHz输出连续可调，V P-P值20V，180°为反相输出。
4、直流稳压电源：（1）±15V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出电流1.5A。
（2）±2V～±10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。
（3）2~24V可调直流电源5、数字式电压表：分20mv、2V、20V三档，由Vin接线口接出，在“显示选择”处显示。
6、频率/转速表：在Fin接线口接出。
（三）处理电路：由电桥电路、差动放大电路、光电变换电路等组成，具体见实验模板。
使用本仪器时打开电源开关，检查交、直流信号及显示仪表是否正常。
请注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各种传感器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。
传感器基础知识一、传感器的定义传感器（transducer 或senor）是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。
合格的传感器应该满足：输出电量都应当不失真地复现输入量的变化。
这主要取决于传感器的静态特性和动态特性。
二、静态特性传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。
通常，要求传感器在静态情况下的输出—输入关系保持线性。
1、线性度（非线性误差）在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程（F²S）输出值的百分比称为线性度。
非线性误差是以一定的拟合直线或理想直线为基准直线算出来的。
传感器实验指导书 6学时
实验一应变片单臂特性实验一、实验目的：（1）了解电阻应变片的工作原理；（2）掌握应变效应、电阻传感器的应变系数（灵敏度系数）的基本概念；（3）掌握电阻应变片的和差特性与应用并掌握应变片测量电路；（4）掌握单臂测量电路的接线方法和应用特点。
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、测量电路：为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。
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，因此在应变测量中得到了广泛的应用。
电桥电路按其工作方式有单臂、双臂和全桥三种，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时的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压信号一般都采用双臂或全桥工作。
基本电路如图1-2（a）、（b）、（c）所示。
（a ）单臂()()()()()()(){}1344/4431/(12)12441344/3441212344/4/1,/(1/4)(4/4)(1/4)(/)(1/4)O O U U U R R R R R R R R ER R R R R R R R R R R R R E R R R R R R R R R R K U R R E R R E K E εε=-=+∆+∆+-+⎡⎤⎣⎦=++∆-++∆++∆+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===∆=∆∆=≈∆=∆=设，且。
《传感器实验指导》热电偶测温实验
《传感器实验指导》热电偶测温实验1.掌握热电偶的工作原理；2.掌握热电偶测温调理电路的工作原理；3.掌握热电偶冷端补偿的原理。
1.分析热电偶传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.热电偶温度测量模块；3.万用表、温度计；4.导线若干。
热电偶（Thermocouple）是根据热电效应测量温度的传感器，是温度测量仪表中常用的测温元件。
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是：（1）测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
（2）测量范围广。
常用的热电偶从0~+1800℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到0-2300℃如金铁镍铬和钨-铼。
（3）构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。
通常分为以下两种热电偶：（1）铠装式热电偶（缆式热电偶），此种热电偶是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。
（2）标准型热电偶，它具有互换性好、统一的分度表、配套的显示仪表。
图：热电偶热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应（Seebeck effect）。
两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。
热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。
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目录CSY2001/2001B型传感器系统综合实验台使用说明 (3)实验一金属箔式应变计性能——应变电桥 (7)实验二金属箔式应变计三种桥路性能比较 (9)实验七金属箔式应变计与半导体应变计性能比较 (15)实验八移相器实验 (16)实验九相敏检波器实验 (18)实验二十一电感式传感器——差动变压器性能 (32)实验二十二差动变压器零残电压的补偿 (34)实验二十三电感式传感器——差动变压器的标定 (35)实验三十九电涡流传感器——静态标定 (52)实验四十五电容式传感器性能 (58)实验操作须知：1、使用本仪器前，请先熟悉仪器的基本状况，对各传感器激励信号的大小、信号源、显示仪表、位移及振动机构的工作范围做到心中有数。
2、了解测试系统的基本组成：合适的信号激励源→传感器→处理电路（传感器状态调节机构）→仪表显示（数据采集或图象显示）3、实验操作时，在用实验连接线接好各系统并确认无误后方可打开电源，各信号源之间严禁用连接线短路，2001型主机与模块的电源连接线插头与插座连接时尤要注意标志端对准后插入，如开机后发现信号灯、数字表有异常状况，应立即关机，查清原因后再进行实验。
4、实验连接线插头为灯笼状簧片结构，插入插孔即能保证接触良好，不须旋转锁紧，为延长使用寿命，请捏住插头连接。
5、实验指导中的“注意事项”不可忽略。
传感器的激励信号不准随意加大，否则会造成传感器永久性的损坏。
6、本实验仪为教学实验用仪器，而非测量用仪器，各传感器在其工作范围内有一定的线性和精度，但不能保证在整个信号变化范围都是呈线性变化。
限于实验条件，有些实验只能做为定性演示（如湿敏、气敏传感器），能完成实验指导书中的实验内容，则整台仪器正常。
7、本仪器的工作环境温度≤40℃，需防尘。
8、实验指导书中凡{ }内均为CSY2001B型特有的内容。
实验一金属箔式应变计性能——应变电桥实验目的：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。
实验原理：本实验说明箔式应变片及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，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，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R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时，∑∆=RRR；当二个应变片组成差动状态工作，则有∑∆=RR2R；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，∑∆=RR4R。
实验所需部件：(括号{ }内为2001B型内容)直流稳压电源+4V、公共电路模块（一）{公共电路模块}、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表实验步骤：1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“—”输入端对地用实验线短路。
输出端接电压表2V档。
开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。
（图1）2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图（1）将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R为应变计（可任选上梁或下梁中的一个工作片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。
将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。
3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。
调节模块上的W D电位器，使桥路输出为零。
4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表：根据表中所测数据在坐标图上做出V —X 曲线，计算灵敏度S ：S=X /V ∆∆。
注意事项：1、实验前应检查实验连接线是否完好，学会正确插拔连接线，这是顺利完成实验的基本保证。
2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。
3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪器后方能读取测试系统输出电压数，否则虽然没有改变刻度值也会造成微小位移或人体感应使电压信号出现偏差。
4、因为是小信号测试，所以调零后电压表应置2V 档，用计算机数据采集时应选用200mv 量程。
实验二 金属箔式应变计三种桥路性能比较实验原理：已知单臂、半桥和全桥电路的∑R 分别为△R/ R 、△2R/ R 、4△R/ R 。
根据戴维南定理可以得出测试电桥近似等于41·E ·∑·∑R ，电桥灵敏度Ku=V/△R/R ，于是对于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E 、1/2E 和E 。
由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥的灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
实验所需部件：直流稳压电源（+4V）、公共电路模块{应变式传感器实验模块}、箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表。
实验步骤：1、在完成实验一的基础上，依次将图（1）中的固定电阻R1，换接应变计组成半桥、将固定电阻R2 、R3，换接应变计组成全桥。
2、重复实验一中实验3-4步骤，完成半桥与全桥测试实验。
3、在同一坐标上描出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。
注意事项：应变计接入桥路时，要注意应变计的受力方向，一定要接成差动形式，即邻臂受力方向相反，对臂受力方向相同，如接反则电路无输出或输出很小。
实验七箔式应变计与半导体应变计性能比较实验目地：通过实验对两种应变电路的特性有充分的了解实验所需部件：直流稳压电源、箔式应变计、半导体应变计、公共电路模块（一）{公共电路模块}、螺旋测微仪、数字电压表、应变加热器、温度计（自备）实验步骤：1、分别进行箔式应变单臂电桥与半导体应变单臂电桥实验，直流激励源统一为±2V，差动放大器增益置一固定位置，接线如图（1）。
调整系统，在相同的外部环境下测得两组数据并填入下表：2、将电桥中R1固定电阻分别换成箔式片与半导体片，做半桥实验，测得的两组数据也填入上表。
3、在同一坐标上做出四条V-X曲线进行比较。
4、打开应变加热器，测得箔式应变电桥与半导体应变电桥的温飘，进行温度特性比较。
注意事项：半导体应变计加热后温飘是非常大的，即使是加热到了相对的热平衡，但只要温度不是绝对稳定，电桥输出往往还是不能稳定，这不是仪器的毛病。
实验八移相器实验实验目地：说明由运算放大器构成的移相电路的工作原理。
实验原理：图（6）为移相器电路示意图。
（图6）由图可求得该电路的闭环增益G （S ）：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=312132525441R 1S C R )R R (S C R R 1S WC R R R R 1)S (G 则⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+ω+ω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+ω+=ω3121312525441R 1C jR )R R (C jR R 1JWC R R R R 1)j (G)C R 1)(W C 1(WR C C 4)1C R )(W C 1()j (G 221222222122212222ω+ω-ω+-ωω-=ω 当R 1= R 2= R 3= R 4= R 5=10K 时有1)j (G =ω 221222122222W C C R 1W R C C 1R C W C W C C R 12tg 121⎪⎪⎭⎫⎝⎛ω+ω-ω-⎪⎪⎭⎫⎝⎛ω+ωω-=ψ由正切三角函数半角公式可得2tg 12tg2tg 2ψ-ψ=ψ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ω+ωω-=ψ1222122C R W C W C C R 1arctg 2 ω＞2122C C R 1ω时，输出相位滞后于输入，当ω＜2122C C R 1ω时，输出相位超前输入。
实验所需部件：公共电路模块（二）{公共电路模块}（移相器、相敏检波器、低通滤波器）、音频信号源、双线示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块电源线，音频信号源频率幅值旋钮居中，信号输出端连接移相器输入端。
2、打开主机电源，双线示波器两探头分别接移相器输入与输出端，调整示波器，观察两路波形。
3、调节移相器“移相”电位器，观察两路波形相应变化。
4、改变音频信号源频率，观察频率不同时移相器移相范围的变化。
5、对照移相器电路图分析其工作原理。
注意事项：因为实验仪的音频信号是由函数发生器产生，不是纯正弦信号，所以通过移相器后波形局部有失真，这并非仪器故障。
正确选择双线示波器的“触发”方式及其它设置，以保证能看到移相波形的变化。
实验九相敏检波器实验实验目的：说明由施密特开关电路及运放组成的相敏检波器电路的原理。
实验原理：相敏检波电路如图（7）所示：图中①为输入信号端，②为交流参考电压输入端，③为检波信号输出端，④为直流参考电压输入端。
当②、④端输入控制电压信号时，通过差动电路的作用使D和J处于开或关的状态，从而把①端输入的正弦信号转换成全波整流信号。
（图7）实验所需部件：公共电路模块（二）{公共电路模块}（相敏检波器、移相器、低通滤波器）、音频信号源、直流稳压电源、电压表、示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块电源线，音频信号输出接相敏检波输入端①。
2、直流稳压电源2V档输出（正或负均可）接相敏检波器④端。
3、示波器两通道分别接相敏输入、输出端，观察输入、输出波形的相位关系和幅值关系。
4、改变④端参考电压的极性，观察输入、输出波形的相位和幅值关系。
由此可以得出结论：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。
5、将音频振荡器00 端输出信号送入移相器输入端，移相器的输出与相敏检波器的参考输入端②连接，相敏检波器的信号输入端①接音频00输出。
6、用示波器两通道观察附加观察插口⑤、⑥的波形。
可以看出，相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波，使相敏检波器中的电子开关能正常工作。
7、将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通输出端接数字电压表20V档。
8、示波器两通道分别接相敏检波器输入、输出端。
9、适当调节音频振荡器幅值旋钮和移相器“移相”旋钮，观察示波器中波形变化和电压表电压值变化，然后将相敏检波器的输入端①改接至音频振荡器1800输出端口，观察示波器和电压表的变化。
由上可以看出，当相敏检波器的输入信号与开关信号同相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表指示正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整流波形，电压表指示负极性的最大值。