011压电晶体传感器实验指导书
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。
压力传感器静态标定指导书
用以上数据绘制电荷量-压力曲线.（例）
电荷量(pc)
90
80Biblioteka 706050y=13.5728×x-0.2697 40
30
20
10
0
-10
0
1
2
3
4
5
6
压 力 (bar)
用最小二乘法拟合后的直线是： y = 13.5728 × x − 0.2697
可见, 静标实验测得的石英传感器的电荷灵敏度是 13.5728pc/bar。
注意：活塞式压力计底盘重 0.4 千克力/平方厘米, 不要漏掉。另外, 由于 噪声的影响, 使得最小压力值受到限制, 试验者可以试着把可以测量的最小压 力值找出来, 这里的 0.7 千克力/平方厘米, 只是一个参考值。
五、数据处理
目的：用所得数据绘制电荷量 pc –压力 bar 曲线, 并用最小二乘法求出传
（3）放大器灵敏度档置于 10.0 pc/unit (即将灵敏度左边档置于 10, 中间和右 边档置于 0), 输出置于 10 mv/unit, 下限频率置于 L 档(此时下限频率小 于 0.0001HZ)，上限频率置于 0.3kHz.，输入端选择电荷输入。
注意：将放大器的灵敏度设置在 1-10.99pc/unit 时, 调节下方的×10 档置于 下方, 面板上的左边小数点亮。
三、测试仪器设备
1 记忆示波器 1 台（TDS210）； 2 电荷放大器 YE5850 一台; 3 活塞式压力计 1 台 4 石英压力传感器 CY-YD-205 1 只；
三、实验内容：
1 熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2 用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数；
四、实验步骤：
1. 熟悉记忆示波器，看清各个调节旋钮的位置,对照说明书了解：
《传感技术综合实验单元》实验指导书11
《传感技术综合实验单元》实验指导书一、电子测量与检测实验须知传感技术综合实验的目的使学生在掌握各类传感器的理论及其检测技术、信号调理电路和光电检测技术基础上，能合理选择和利用传感器测量各种工程上常见的物理量。
这是本专业本科学生必须掌握的基本技能。
要求学生通过实际操作，培养独立思考、独立分析和独立实验的能力。
为使实验正确、顺利地进行，并保证实验设备、仪器仪表和人身的安全，在做检测与转换技术实验时，需知以下内容。
1．实验预习实验前，学生必须进行认真预习，掌握每次实验的目的、内容、线路、实验设备和仪器仪表、测量和记录项目等，做到心中有数，减少实验盲目性，提高实验效率。
2．电源（1）实验桌上通常设有单相（或三相）交流电源开关和直流电源开关，由实验室统一供电，实验前应弄清各输出端点间的电压数值。
（2）实验桌（或仪器）上配有直流稳压电源，在接入线路之前应调节好输出电压数值，使之符合实验线路要求。
特别是在实验线路中，严禁将超过规定电压数值的电源接入线路运行。
（3）在进行实验线路的接线、改线或拆线之前，必须断开电源开关，严禁带电操作，避免在接线或拆线过程中，造成电源设备或部分实验线路短路而损坏设备或实验线路元器件。
3．实验线路（1）认真熟悉实验线路原理图，能识图并能按图接好实验线路。
（2）实验线路接线要准确、可靠和有条理，接线柱要拧紧，插头与线路中的插孔的结合要插准插紧，以免接触不良引起部分线路断开。
（3）线路中不要接活动裸接头，线头过长的铜丝应剪去，以免因操作不慎或偶然原因而触电，或使线路造成意想不到的后果。
（4）线路接好后，应先由同组同学相互检查，然后请实验指导教师检查同意后，才能接通电源开关，进行实验。
4．仪器仪表（1）认真掌握每次实验所用仪器仪表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚仪表的型号规格和精度等级等。
（2）仪器仪表与实验线路板（或设备）的位置应合理布置，以方便实验操作和测量。
（3）仪器仪表上的旋钮有起止位置，旋转时用力要适度，到头时严禁强制用力旋转，以免损坏旋钮内部的轴及其连接部分，影响实验进行。
11.实验五 压力传感器.doc
实验五压力传感器测量脉搏实验目的了解压力晶体的基本性能；了解计算机采样及处理过程；了解频谱分析的基本方法。
仪器用具压电晶体传感器，计算机及模拟/数字（A/D）转换卡，直流电源，直流信号放大器。
实验原理物理学力学参量——压力的测量是各种测量技术中最常见的一种测量。
常见的微小压力测量可使用张丝式压力计、应变式压力计或利用压电晶体的压电效应。
本实验采用压电晶体式压力传感器测量脉搏波的波形及脉搏频率。
一、压电效应及压电晶体某些晶体在受到外力作用而发生形变时，会在晶体的某个晶面上产生极化而带电，这种现象称为压电效应。
根据产生压电效应的晶面不同，压电效应可分为横向压电效应和纵向压电效应。
压电效应是可逆的，在能够产生压电效应的晶体极化面上加上适当电压可在对应的晶面上产生相应的形变。
由形变产生极化的现象称为正压电效应，由给定电压产生形变的现象称为逆压电效应，也称为电致伸缩。
一般所称的压电效应指正压电效应。
利用正压电效应可将压力、振动、加速度等非电参量转换为电参量。
而利用逆压电效应可将低频电磁振荡转换为声波（超声波、次声波）。
在实际测量过程中，压电效应会因为测量回路中电荷的运动而呈现出极化电压随测量过程减小的现象，所以用压电效应测量静态压力会受到很大限制，一般只用于动态信号测量。
压电效应有许多实际应用，本实验是利用正压电效应将人体脉搏的压力信号转换为电信号。
压电晶体一面被固定在支撑架上，与其相对应的另一面覆盖一层可活动的隔离膜接收外部的压力信号，在产生压电效应的一对晶面上引出导线作为信号输出端。
当隔离膜上有机械压力出现时，我们将在信号输出端得到随所加机械压力的变化而改变的电压信号。
二、A/D转换压电晶体输出的电信号经电压放大器放大后是随时间连续变化的，幅度一般控制在0～5V。
这种在时间和幅度连续变化的信号称为模拟信号。
计算机不能直接识别模拟信号，在用实验五 压力传感器测量脉搏 − 53 −计算机处理模拟信号时需要先将模拟信号转换成为计算机可以识别的数字信号，这个过程称为A/D （模拟/数字）转换。
传感器实训指导书
目录实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验 (2)实验二金属箔式应变片半桥性能实验 (3)实验三金属箔式应变片全桥性能实验 (4)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (5)实验五金属箔式应变片全桥温度影响实验 (5)实验六直流全桥的应用—电子秤实验 (6)实验七交流全桥的应用—振动测量实验 (6)实验八压阻式压力传感器压力测量实验 (8)实验九差动变压器的应用—振动测量实验 (9)实验十霍尔转速传感器测速实验 (10)实验十一压电式传感器振动测量实验 (11)实验十二光电转速传感器的转速测量实验 (11)实验十三集成温度传感器温度特性实验 (12)附温控仪表操作说明 (13)实验十四气体流量的测定实验* (15)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。
传感器试验指导书
传感器试验指导书信息工程系测控专业用实验一金属箔式应变片性能—实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单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Ⅰ、应变片传感器、砝码、电压表、电源。
旋钮初始位置：±4V，电压表打到20V挡，差动放大增益最大。
实验步骤：1．了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察应变片传感上的应变片，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。
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电压表的输入插口Ui 相连；开启电源；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电压表显示为零，关闭电源。
根据图接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。
Rx为应变片；将稳压电源的调置±4V，电压置20V挡。
开启电源，调节电桥平衡网络中的W1，电压表显示为零，然后将电压表置2V挡，再调电桥W1（慢慢地调），使电压表显示为零。
图１原理图及接线参考图3．用手轻轻的按一下应变片传感器上的托盘，松开手后观察差动放大输出是否为0，如果不是，就还需要继续调节W，使输出为0。
反复操作这个步骤2-3遍就可以了。
将砝码逐个轻轻的放在应变片传感器的托盘上，放置砝码的时候不能碰到导线以及实验仪的其他部据所得结果计算灵敏度S＝ΔV／ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为相应电压表显示的电压相应变化）。
5．实验完毕，关闭电源，所有旋钮转到初始位置。
注意事项：1．电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。
2．为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小34．电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA问题：本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？实验二（A）金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
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
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
实验八压电式传感器测振动实验一、实验目的了解压电传感器的原理和测量振动的方法。
二、实验仪器CSY-XS-01传感器实验箱（机头振动台；低频振荡器、激振线圈）；压电传感器，示波器。
三、实验原理1. 压电式传感器是一种典型的发电型传感器，它的转换机理是压电材料的压电效应，常见的压电材料有：压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；人工多晶体压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等；高分子压电材料，如聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯等。
压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。
2. 压电式加速度传感器和放大器等效电路压电传感器的输出信号很弱小，必须进行放大，压电传感器所配接的放大器有两种结构形式：一种是带电阻反馈的电压放大器，其输出电压与输入电压(即传感器的输出电压)成正比；另一种是带电容反馈的电荷放大器，其输出电压与输入电荷量成正比。
电压放大器测量系统的输出电压对电缆电容C c敏感。
当电缆长度变化时，C c就变化，使得放大器输入电压e i变化，系统的电压灵敏度也将发生变化，这就增加了测量的困难。
电荷放大器则克服了上述电压放大器的缺点。
它是一个高增益带电容反馈的运算放大器，如图8-1所示。
图8-1传感器-电缆-电荷放大器系统的等效电路图。
忽略传感器的漏电阻Ra和电荷放大器的输入电阻R i影响，且满足KCf>>Ca+Cc+Ci,K>>1时，ey≈-Q/Cf（8-1）式（8-1）表明，在一定条件下，电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正比，而与电缆的分布电容无关，输出灵敏度取决于反馈电容Cf。
所以，电荷放大器的灵敏度调节，都是采用切换运算放大器反馈电容Cf的办法。
采用电荷放大器时，即使连接电缆长度达百米以上，其灵敏度也无明显变化，这是电荷放大器的主要优点。
3. 压电加速度传感器实验原理图压电加速度传感器实验原理、电荷放大器与实验面板图由图8-2、3所示。
电子设计毕业设计-压电式压力传感器的静态标定实验指导书-
实验指导书压电式压力传感器的静态标定一、实验目的：1、熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法；2、用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数；二、实验所涉及的一些基本原理：1、理想数学模型：准静态载荷（输入信号特征频率远低于传感器固有频率）：输入（压力）和输出（电荷）近似成线性关系(石英压力传感器的线性度较好)；动态载荷（输入信号特征频率接近甚至高于传感器固有频率）：二阶线性系统模型。
2、真实情况和数学模型之间的偏差：电荷泄漏：理想模型认为传感器绝缘电阻为无穷大，而真实传感器的绝缘电阻并非无穷大（石英晶体：1013Ω；压电陶瓷：1010Ω），必将导致一定程度的电荷泄漏；另一方面，电荷放大器为了对传感器的微弱信号进行放大，必然要从传感器中取一定电流，从而增加了传感器电荷的泄漏。
所以通常的电荷放大器的输入级都具有极高的输入阻抗，并要求设备防潮，以避免由于受潮带来的阻抗下降。
但是，由于外加压力而产生的电荷量很少，即使少量的电荷泄漏也会对输出信号造成明显的影响，该影响不可忽略。
电荷放大器的频率响应：对于静标试验，输入载荷的特征频率很低，故对二次仪表（电荷放大器）的低频响应有较高的要求，否则经过二次仪表的高通滤波，信号将会失真,因此，电荷放大器做定标时，要将下限频率调到较低的数值。
噪声：由于本实验采用的传感器量程很大（100 bar ～300 bar），而实际载荷只有数个大气压，必然导致得到的信号信噪比较低。
但实验表明，以如此小的压力加载，输出信号的噪声幅值依然较小，可以接受。
U(t)忽略电荷泄漏的理想输出信号（考虑阀门开启时间）受到电荷泄漏影响的输出信号（考虑阀门开启时间）t图1. 电荷泄漏对传感器输出的影响（示意图）三、测试仪器设备1 记忆示波器1台（TDS210）；2电荷放大器YE5850一台；3 活塞式压力计1台；4 石英压力传感器CY-YD-205 1只。
三、实验要求：1.熟悉记忆示波器，看清各个调节旋钮的位置,对照说明书了解：（1）调节电压量程、时间量程方法；（2）触发方式、触发电平，触发位置等的设置方法；( 3 ) 用光标读取电压、时间值的方法；（4）用TDS-210数据处理程序采集数据的方法。
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）
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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
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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。
压电式传感器实验报告（范文模版）
压电式传感器实验报告（范文模版）第一篇：压电式传感器实验报告（范文模版）压电式传感器测振动实验一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。
双踪示波器。
四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。
2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。
将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。
将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。
3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。
光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。
二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。
三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。
四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。
2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。
3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi相接，低通输出Vo接到示波器。
4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。
《传感器》综合实验指导书
《传感器技术》综合实验指导书茂名学院自动化教研室实验一热电偶的校验一、实验目的1．学习使用并掌握精密型电子电位差计。
2．掌握热电偶的校验方法。
3．掌握确定仪表精度的方法。
二、实验项目1．识别热电偶的种类及电极方向。
2．热电偶进行校验三、实验设备与仪器1．温度控制系统1套2．精密电位差计1套3．铂铑－铂热电偶及补偿导线1套4．镍铬－镍硅热电偶及补偿导线1套四、实验原理实验装置连接如图１-1所示。
图１-1 热电偶校验装置连接图利用温度控制系统产生响应温度，通过精密电位差计检测标准热电偶和被校热电偶所产生的电势信号，将对应数据进行记录，对记录数据计算分析，完成热电偶的校验。
五、注意事项1．温度控制系统产生各点温度需一定时间，温度恒定后才可进行实验。
2．标准电池有一定安装位置，不可随意倒置，否则电池会毁坏。
3．完成实验后要断开电源。
避免电池耗尽。
六、实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解本实验的基本要求、操作和注意事项。
2．实验步骤（１）熟悉装置，了解装置及压力表结构及各部分作用。
（２）用经验方法识别热电偶：根据热电偶材料的颜色、粗细、硬度等物理特征，识别热电偶的种类及热电偶的正负电极。
（３）按连线图正确接线。
（４）根据需要，通过温度控制系统的控制器设定温度。
（５）精密电位差计调整。
(６) 温度控制系统温度稳定后检测热电偶电势。
根据被校热电偶的检测范围分３～４点。
（７）数据记录及处理记录各校验点对应数据，按要求进行计算。
七、实验报告1.不能打印。
2.用A4统一规格纸张进行。
3.要求有实验题目、实验目的、实验项目、实验设备、实验原理、实验步骤，实验数据记录。
4.计算各误差，完成思考题。
八、思考题1．为何使用补偿导线？2．精密直流电位差计中粗、细和短三个按键的作用是什么？3．检流计有什么作用？实验二压力表的校验一、实验目的1．熟悉弹簧管压力表的结构及工作原理。
2．了解并掌握活塞式压力计的正确使用。
3．掌握确定仪表精度的方法。
传感器系统综合实验指导书
简介一、概述传感器系统综合实验装置适应不同类别、不同层次专业教学实验、培训、考核的需求，是一套多功能、全方位、综合性、动手型的实验装置，可以与普教中的“物理”，职教、高教中的“传感器技术”、“工业自动化控制”、“非电测量技术与应用”、“工程检测技术与应用”等课程的教学实验配套。
二、设备构成：实验台主要由实验台部分和数据采集通讯部分组成。
1. 实验台部分这部分有1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源：±15V、+5V、±2~±10V、24V、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪。
同时还包括两源板部分和传感器实验模块,分别为:热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 o C，控制精度±1 o C。
转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 rpm。
超声波传感器实验模块:+15V直流电源供电,主要用于测量距离。
红外传感器实验模块：±15V直流电源供电，用于检测人体辐射的红外线，从而控制蜂鸣器和LED灯，起防盗作用。
温度传感器实验模块：±15V直流电源供电，用来检测温度。
光栅传感器实验模块：220V交流电源供电，可用作直线位移或角位移的检测，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。
应变片传感器实验模块：±15V直流电源供电，用于检测压力。
2. 数据采集、分析部分为了加深对自动检测系统的认识，本实验台增设了USB数据采集卡及微处理机组成的微机数据采集系统（含微机数据采集系统软件）。
14位A/D转换、采样速度达300kHz，利用该系统软件，可对学生实验现场采集数据，对数据进行动态或静态处理和分析，并在屏幕上生成十字坐标曲线和表格数据，对数据进行求平均值、列表、作曲线图以及对数据进行分析、存盘、打印等处理，实现软件为硬件服务、软件与硬件互动、软件与硬件组成系统的功能。
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n n n n ( yi )( xi2 ) ( xi ) ( xi yi ) i 1 i 1 i 1 a0 i 1 n n n xi2 ( xi ) 2 i 1 i 1
a1
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i 1 n
i 1
n n 2 2 ( x x ) i ( yi y ) i 1 i 1 Ln ( y max / y f s ) 100%
1
上海交通大学机械与动力工程学院本科教学实验中心
图 3 该压力计的基本参数为： 型号：YU-600 测量范围：1～60 MPa 承重托盘及活塞公称质量：1.020kg，产生压 力：1 MPa 专用砝码公称质量：1.02kg4块；5.10kg11块 工作液体及传压介质：蓖麻油(酸值 <1.6mgKOH/g) 压力计重量(连砝码)：80kg 联接螺帽的螺纹：M20×1.5 精度等级：2等。在测量上限的10%~100%范 围内，极限误差为±0.05% 3.3 YE5850电荷放大器 YE5850 电荷放大器是一种输出电压与输入 电荷量成正比的宽带电荷放大器，可配接压电式 传感器测量振动、冲击、压力等机械量，广泛用 于水利、动力、采矿、交通、建筑、地震、航空、 航天、兵器、化爆等部门。由于下限频率极低， 因而特别适合对压电式压力 / 力传感器进行准静 态标定。 3.3.1 前面板说明(如图4) 3.3.1.1 传 感 器 灵 敏 度 调 节 “ pC/Unit ” 及 “ 10 ”开关
四、实验前的准备工作
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 按照实验系统及各仪器的要求连接系统； 对PZ114型直流数字电压表进行1h预热； 将YE5850电荷放大器的工作/复位开关置复位，打开电源开关预热30分钟； 校准活塞式压力计的水平，即利用水平调节螺丝⑾使水平泡⑿的气泡位于中心； 用干燥箱干燥CY-YD203压电式传感器，然后用ZC36型高阻仪测得其绝缘阻抗值。
3.3.1.2 输出mV/Unit切换开关 本实验将mV/Unit切换开关置于1(×1)档。 3.3.1.3 工作/复位开关 仪器在预热、非测量及调零时，应置工作/复位开关于复位档；在测量时将其置于工作 档。测试结束后，仍应置于复位档，以确保MOSFET管的安全。 3.3.1.4 上/下限频率开关 上/下限频率开关用于选定被测量的频率变化范围。通常，下限频率应置于被测信号中 最低频率的0.1倍以下。对于本次的静态标定实验，下限开关可置于“L”档，上限开关置于 0.3kHz档。 3.3.1.5 输入信号接口 电荷输入接“Q”位(本次实验选用此位置)；电压输入接“V”位(YE5850检修标定时， 可将信号发生器输出电压由此接入)。电压输入灵敏度为1±0.5%pC/mV。 3.3.1.6 调零旋钮 调节电位器旋钮使输出为零。顺时针调节为正，反之为负。 3.3.1.7 过载指示灯 过载指示灯指示仪器工作状态 3.3.2 使用注意事项 3.3.2.1 YE5850电荷放大器使用时必须良好接地； 3.3.2.2 使用前应打开电源开关预热30分钟，电源开关位于后面板上。 3.4 PZ114型直流数字电压表 PZ114型直流数字电压表是一种 4
压电晶体传感器基本特性静态标定实验
实验一
一、实验目的与要求
1.1 1.2 1.3 1.4
压电晶体传感器基本特性静态标定实验
观察压电晶体传感器的结构，获得有关的感性认识； 掌握YU-6活塞式压力计的工作原理及使用方法； 学会压力计(压电晶体传感器)的校验标定方法； 了解本实验中测量误差的主要来源。
二、实验系统原理图
1 位CMOS大规模集成电路的仪表，其测量结果用六 2
位LED显示。它的低漂移输入放大器采用单片CMOS斩波稳零式集成运算放大器，其零位漂 移小于0.1μV/℃，因此整机无需设置零位调节器即可得到稳定的测量结果。可自由选用自动 量程转换或手动量程转换。 自动量程从200mV～200V共分四档，输入端为L/H1，面板量程按钮置于█(释放位)。当 仪表数超过19999时，仪表的量程自动上升一档；当仪表的读数低于1800时，仪表的量程自 动降低一档量程(本次实验选用自动量程转换)。
3
上海交通大学机械与动力工程学院本科教学实验中心
手动量程为1000V一档，输入端为L、H2，面板量程按钮置于▄(按下位)。 3.4.1 技术数据 量 程 测量范围 灵敏度 基 本 误 差 200mV 0~199.99mV 10uV ±（0.04%读数+0.015%满度） 2V 0~1.9999V 10uV ±（0.03%读数+0.01%满度） 20V 0~19.999V 1mV ±（0.04%读数+0.015%满度） 200V 0~199.99V 10mV ±（0.04%读数+0.01%满度） 1000V 0~1000.0V 100mV ±（0.04%读数+0.01%满度） 3.4.2 使用说明 3.4.2.1 测量前须接通电源预热1h。若仪表经过剧烈的环境条件变化或长期未使用，则 须在测量前通电预热3~4h。 3.4.2.2 在测量过程中，应注意量程控制按钮位置及输入端不要搞错。输入电压不要超 过仪表所允许的过载值。
(x
i 1
i 1 n
i 1
i
x )( yi y )
其中： y max ——仪器输出的平均值与拟合直线之间的最大偏差;
y f s ——仪器满量程时的理论输出值。
6.3 灵敏度： K Q
a1 ( mV/MPa ) 10( pC/Unit ) a1 ( pC/bar ) 10(bar/MPa) 1(mV/Unit)
5
上海交通大学机械与动力工程学院本科教学实验中心
七、实验报告要求
实验报告要求如下： 7.1 实验目的及要求； 7.2 实验中所用仪器与装置的名称、型号、规格与编号等； 7.3 实验装置原理图； 7.4 实验方法与操作步骤的简要说明； 7.5 原始数据及环境条件记录； 7.6 整理数据，用方格纸绘出测点及拟合直线坐标图； 7.7 思考题 7.7.1 实验为什么要按上行及下行反复进行几次？ 7.7.2 本实验中迟滞误差的主要来源有哪些？ 7.7.3 本实验压力测点选取时为什么未选0MPa及满刻度25MPa？ 7.7.4 本实验的标定结果为什么与出厂标定值有差异？ 附表：压电传感器出厂标定记录
五、实验步骤与记录
5.1 检查活塞式压力计的油路是否通畅并排尽内部空气。其操作步骤为： (1) 关闭针形阀⑵、⒂，打开油杯上的进油阀⑶，逆时针旋转压力泵手轮⑽，使压力计 内部充满油液； (2) 来回缓慢摇动压力泵手轮⑽，赶出油杯附近管道内的空气； (3) 关闭进油阀⑶，打开针形阀⒂，来回缓慢摇动压力泵手轮⑽，赶出该段管道内的空 气。排尽空气后，应使节流孔上方有少量集油。 5.2 安装标准压力表及压电传感器，应注意不要漏装密封铜垫。 5.3 旋接压电传感器输出接头。 5.4 检查确认电荷放大器及直流数字电压表的各旋钮开关在正确位置： “ 10 ”开关置于下方；mV/Unit切换开关置于1(×1)档；下限开关可置于“L”档， 上限开关置于0.3kHz档；工作/复位开关置于复位档；直流数字电压表的面板量程按钮置于 █(释放位)。 5.5 记录大气压力、环境温度及湿度。应在测量开始前及结束后各纪录一次，取其平均 值作为实验环境参数。 5.6 对测试系统调零。 5.7 调零结束后，应立即开始测试及记录工作：摇动活塞式压力计的压力泵手轮⑽，记 录不同压力所对应的电压值。实验中应注意： (1) 对各选定压力点，必须分别测量上行(升压)及下行(降压)两个方向的输出电压值。 在上行及下行中，当压力接近选定压力值时应平稳缓慢进行，不可使指针超过该点，万一 超过，则应将压力泵手轮稍微退回一些，然后继续沿原方向进行； (2) 实验至少应进行三个循环。两个循环之间应将工作 /复位开关置复位档对系统重新 调零，以消除零漂； (3) 为了减小各仪表因漂移所产生的误差， 读取每个测量点电压表读数的加压时间应尽 可能相同。
项目 出厂 编号 1797 1889 1917 1960 2011 2050 2074 2094
现场实测 压力范围 过载能力 灵敏度 线性度 绝缘阻抗 固有电容 输出极性 绝缘阻抗 (bar) (%) (pC/bar) (%) (MΩ) (pf) (MΩ)
0~300 0~300 0~300 0~300 0~300 0~300 0~300 0~300
2
活塞公称面积：1(cm)2
图 4
压电晶体传感器基本特性静态标定实验
调节与之配接的传感器灵敏度用，由于本次实验配接的传感器灵敏度在 1~10.99pC/Unit，为计算方便，实验时将该值设定为10.00pC/Unit，且“ 10 ”开关置于下 方，面板上左边小数点亮；当配接的传感器灵敏度在10~109.9pC/Unit时， “ 10 ”开关置于 上方，面板上右边小数点亮。
图 1
三、实验主要设备及仪器仪表
本实验共有6套测试装置，每套装置各配：CY-YD 203压电式传感器一只；YU-6活塞式 压力计一台；YE5850电荷放大器一台；PZ114型直流数字电压表一台。 3.1 CY-YD 203压电式传感器 该传感器为压电晶体传感器。其作用力方 向垂直于受压面， 因此受压面本身(传感器的外 壳)便是一个电极， 位于传感器内部的另一个电 极与传感器尾部的内孔相连。将专用接头旋于 传感器尾部，便可输出压电晶体两电极间的电 位差。 图 2 CY-YD 203压电式传感器主要技术指标 灵敏度 测量范围 绝缘电阻 自振频率 工作温度 线性度 过载能力 (pC/bar) (bar) (Ω) (kHz) (℃) ~10 0-300 <1% >200 ~40-150 150% ≥1013 3.2 YU-6活塞式压力计 活塞式压力计是利用连通器原理工作的，其结构如图3所示： 活塞式压力计主要适用于校验低于0.25级精度的精密压力表， 亦可用来校验低一级的活 塞式压力计、各种工业用压力表或其它各类压力测量仪器。 通常用专用砝码对压力表等进行校验，本次实验为方便起见则是利用0. 25级的标准压 力表对压电传感器进行静态标定，但这种方法的测量误差会更大些。 压力计适合应在环境温度为20±5℃，相对湿度不大于80%的条件下工作。当温度超过 20±5℃时，应用式Δp=p(a1+a2)(20-t)进行温度修正。 其中 a1 , a 2 为活塞和活塞缸材料的线性 膨胀系数。本压力计的活塞杆材料为GCr15滚珠轴承钢， a1 11.7 10 6 (1/℃)，活塞缸材料 为铝铁锰青铜， a 2 17.6 10 6 (1/℃)；t为环境温度(℃)。