《传感器与检测技术》实验指导书修订.
《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。
传感器与检测关键技术试验参考指导书四个实验
试验一金属箔式应变片单臂电桥性能试验一、试验目标：了解金属箔式应变片应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基础原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生改变，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应关系式为：ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝电阻相对改变值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对改变。
金属箔式应变片是经过光刻、腐蚀等工艺制成应变敏感元件，用它来转换被测部位受力大小及状态，经过电桥原理完成电阻到电压百分比改变，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、器件和单元：应变式传感器试验模板、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、试验步骤：1、依据图(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。
图1-1 应变式传感器安装示意图2、试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)，检验无误后，合上主控箱电源开关，将试验模板增益调整电位器Rw3顺时针调整到大致中间位置，②将差放正、负输入端和地短接，输出端和主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调整试验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表切换开关打到2V档)，完成关闭主控箱电源。
3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器其中一个应变片R1(即模板左上方R1)接入电桥作为一个桥臂，它和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)，检验接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调整Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。
《传感器与测试技术》实验指导书
《传感器与测试技术》 实验指导书工程与技术系二O一三年二月CSY－2000型传感器与检测技术实验台说 明 书CSY2000型传感器与检测技术实验台是本公司为适应不同类别、不同层次的专业需要，在2000系列传感器与检测技术实验台的基础上，增加了一些光电传感器而最新推出的模块化的新产品。
CSY－2000型传感器与检测技术实验台，主要用于各大专院校、中专及职业技术院校开设的“自动检测技术” “传感器原理与技术” “工业自动化控制” “非电量电测技术”等课程的教学实验。
它是采用最新推出的模块化结构的产品。
实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础。
希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。
一、 实验台的组成CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。
1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V （连续可调）直流稳压电源；直流恒流源0.6mA～20mA可调；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；气压源0～20KPa （可调）；智能调节仪(器)；计算机通信口；主控箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表；漏电保护开关等。
其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。
2、振动源：振动台振动频率1Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz左右）。
3、转动源：手动控制0～2400转／分；自动控制300～2200转／分。
4、温度源：常温～200℃。
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。
9.26传感与检测技术实验指导书
《传感器与检测技术》实验指导书编写彭建辉中南大学信息科学与工程学院二O一六年九月目录第一章传感器实验仪使用说明ﻩ错误!未定义书签。
１、１传感器系统实验箱得组成......................................................... 错误!未定义书签。
1、2传感器........................................................................................... 错误!未定义书签。
1、3 数据采集卡及处理软件................................................................. 错误!未定义书签。
1、４控制器简介................................................................................... 错误!未定义书签。
1、5 温度源及温度控制原理简介ﻩ错误!未定义书签。
第二章传感器与检测技术实验ﻩ错误!未定义书签。
实验一应变片单臂特性实验................................ 错误!未定义书签。
实验二应变片半桥特性实验................................ 错误!未定义书签。
实验三应变片全桥特性实验............................... 错误!未定义书签。
实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较ﻩ错误!未定义书签。
实验五电感式传感器得性能实验............................ 错误!未定义书签。
实验六电感式传感器零点残余电压补偿实验 .................. 错误!未定义书签。
实验七电涡流传感器位移特性实验ﻩ错误!未定义书签。
实验八被测体材质对电涡流传感器特性影响ﻩ错误!未定义书签。
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《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打算中，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。
其要紧任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的明白得，把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爱好。
其目的是使学生把握非电量检测的差不多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，把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，把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阻碍实验，把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阻碍。
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，把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阻碍实验，把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阻碍，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，把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，把握热电偶的原理和 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，把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
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。
传感器与检测技术指导书
传感器与检测技术卖殓指导书学生姓名：学号:所在班级:黑龙江八一农垦大学信息技术学院实验一金属箔式应变片及电桥性能实验-金属箔式应变片一一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：AR/R = K£式中AR /R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,e=A//Z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。
，对单臂电桥输岀电压Uoi= EKE /4o三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器一电子秤、袪码、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（电子秤）已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的Rl、R2、R3、R40加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别,R,=R2=R3=R4=350Q,加热丝阻值为50 Q左右图1 一1应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V （从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调盯增益电位器R\V3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，输出端与主控台而板上数显表输入端Vi 相连，调仔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）。
关闭主控箱电源（注意：当R W3、R阴的位宜一旦确左，就不能改变。
一直到做完实验三为止）。
3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片Ri （即模板左上方的Ri）接入电桥作为一个桥臂与R,、Re、R?接成直流电桥（R,、&、R?模块内已接好），接好电桥调零电位器R\vi，接上桥路电源±4V （从主控台引入）如图1一2所示。
(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。
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。
传感器原理及检测技术实验指导书
传感器原理及检测技术实验指导书李锶张敏谭竹梅编著机械设计制造及控制中心教材前言传感器原理及检测技术课程是和实际应用结合非常紧密的课程，因此实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神的实践能力具有特殊作用。
综合实验环节是课堂理论教学的重要补充，目的是使学生加深对课堂讲述理论内容的理解和掌握，更重要的是对学生进行实验技能的基本训练，提高学生分析问题和解决问题的能力，树立工程实际观点和严谨的科学作风，得到科学研究的初步训练。
本实验课的目的在于培养学生掌握传感器应用及检测技术的基本实验方法与操作技能，通过实验教学，使学生对常用测量传感器的工作原理、物理结构、测量电路和实际应用等形成感性认识，加深学生对传感器的选型、调理电路设计方法的理解，培养学生的动手能力，并能根据实验目的、实验内容及实验设备进行传感器应用的自行设计，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告，达到培养学生在传感器应用及检测技术中具备分析问题和解决问题的初步能力，为今后在工程实际中设计性能优良的传感器应用系统打下基础。
实验教学与理论教学紧密配合，理论上难于理解的内容通过实验进行分析和验证；将课程分解出若干个知识点，从知识应用的角度议定实验项目，从工程应用的角度议定实验项目，培养学生工程应用能力。
本课程开设2个必修实验（4课时），其他为18课时的选修实验，在任选实验时，根据学生掌握知识的程度选做4课时实验。
实验一：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验实验学时：2实验类型：验证实验要求：（必修）一、实验目的1、熟悉CSY-998型传感器系统实验仪的结构及使用方法2、了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理，放大器性能。
3、通过实验增加学生对传感器的感性认识。
4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
二、实验内容1、单臂电桥实验2、半桥电路性能实验，比较金属应变片半桥和单臂桥的性能。
3、全桥电路性能实验，了解全桥测量电路的优点。
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。
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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 。
三、 主要仪器及耗材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、实验接插线。
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。
四、 实验内容与步骤1．调零。
差动放大器增益旋钮置100倍（顺时针方向旋到底），“、－”输入端用实验线对地短路，输出端接数字电压表。
开启仪器电源，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。
调零后在整个测试过程中，调零电位器位置不变。
2．按图1-2将实验部件用实验线连接成测试桥路。
桥路中R1、R2、R3和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片作为工作片）。
直流激励电源为±4V。
图1-2半桥双臂桥路图1-3全桥桥路3．测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。
确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。
调整电桥W D电位器，使测试系统输出为零。
4．旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下输出电压为零，开始向上或向下移动做正、反行程测试。
测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，直至进入非线性区，做相反行程测试，将数据填入下列测试数据列表中。
根据表中所测数据计算灵敏度S，S＝∆V / ∆X 单位：v/mm。
5．在完成上面测试的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，图1-2中电桥固定电阻R1、R2、R3分别换成箔式应变片，按图1-3全桥桥路接成全桥测试系统。
6．重复上面的3－4步骤，测出半桥双臂和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。
S＝∆V / ∆X 单位：v/mm。
7. 实验完毕，关闭主副电源，所有旋钮转到初始位置，将测微头从悬臂梁上拿开。
五、数据处理与分析1. 根据测出的半桥双臂和全桥输出电压列表，在坐标纸上同一坐标系下做出V－X关系曲线。
表1-1 半桥双臂正行程表1-2 半桥双臂反行程表1-3 全桥正行程表1-4 全桥反行程2．根据所得结果，分别计算两种桥路的灵敏度S ＝ΔV ／ΔX （注意单位V/mm ）。
计算方法可采用课程中学过的数据拟合方法。
并计算相应的线性度、迟滞等其它静态特性指标。
3. 比较两种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。
六、 实验注意事项1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。
2．接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。
3．稳压电源不要对地短路。
4．在半桥、全桥电路中应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。
5．直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。
6.7.8. 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，使组桥容易。
七、思考题1.2. 分析实验中遇到的困难和问题以及解决方法，对本实验进行小结。
实验二电涡流式传感器的静态标定一、实验目的了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
掌握电涡流传感器的静态标定方法。
二、实验原理电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成如图2-1所示，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。
当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。
将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
图2-1 涡流式位移传感器的基本结构及工作原理三、主要仪器及耗材CSY10型传感器系统实验仪：电涡流线圈、三种材质的金属涡流片、电涡流变换器、测微头、电压表。
四、实验内容与步骤1．安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。
安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。
涡流变换器输出端接电压表20V档。
见下图2-2所示。
2．开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端电压值输出。
用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为1MHz。
3．用测微头带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。
涡流变换器中的振荡电路停振。
（该状态只适用于铁片，铝片和铜片在贴贴紧状态下输出并不为0，思考一下为什么？）。
图2-2 涡流式位移传感器测试接线图4．.适当调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下示波器及电压表的数值，填入下表。
建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。
根据实验数据。
在坐标纸上画出V－X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度。
（最好能用误差理论的方法求出线性范围内的线性度、灵敏度）。
可见，涡流传感器最大的特点是，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。
这里采用的变换电路是一种。
实验完毕关闭主、副电源。
5．换用不同材质的金属涡流片，重复实验步骤1-- 4。
根据所得结果，在同一坐标纸上画出被测体为铝和铁的两条V－X曲线，并计算灵敏度与线性度，比较它们的线性范围和灵敏度。
关闭主、副电源。
可见，这种电涡流式传感器在被测体不同时必须重新进行标定。
五、数据处理与分析1.根据测量得到的数据在坐标纸上同一坐标系下做出三种金属涡流片的V－X关系曲线。
表2-1 铁片表2-2 铝片表2-3 铜片2．根据所得结果，分别计算三种金属涡流片的灵敏度S＝ΔV／ΔX（注意单位V/mm）。
计算方法可采用课程中学过的数据拟合方法，并计算相应的线性度、迟滞等其它静态特性指标。
3. 比较求出的灵敏度，并做出定性的结论。
六、实验注意事项1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。
2．接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。
3．稳压电源不要对地短路。
4．.被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，即属于一个同心圆的位置，以减少涡流损失。
5．传感器在初始时可能为出现一段死区。
6.此涡流变换线路属于变频调幅式线路，传感器是振荡器中一个元件，因此材料与传感器输出特性之间的关系与定频调幅式线路不同。
七、思考题1. 请回答实验步骤中提出的问题。
2. 分析实验中遇到的困难和问题以及解决方法，对本实验进行小结。
实验三差动变面积式电容式传感器的静态特性一、实验目的了解电容式传感器的结构和工作原理。
掌握电容式传感器的测量方法。
二、实验原理电容式传感器有多种型式，本仪器中是差动变面积式。
传感器由两组定片和一组动片组成。
当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。
如将上层定片与动片形成的电容定为Cx1，下层定片与动片形成的电容定为Cx2，当将Cx1和Cx2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。
三、主要仪器及耗材CSY10型传感器系统实验仪：电容传感器、电容变化器、差动放大器、低通滤波器、低频滤波器、测微头、电压表。
四、实验内容与步骤1.电容变换器和差动放大器的增益适中，按照实验一的方式对差动放大器进行调零；2.按图3-1接线；Cx1低通图3-1 电容传感器测试接线图3.装上测微头，带动振动台位移，使电容动片位于两静片中，此时差动放大器输出应为零。
4.以此为起点，向上或向下旋动测微头开始正反行程测试，测微头每移动0.5mm记录一个输出电压值，直至动片与一组静片全部重合为止。
将读数记录入下表：并作出V—X曲线，计算灵敏度，S＝∆V / ∆X 单位：v/mm。
五、数据处理与分析1.根据测量得到的数据在坐标纸上同一坐标系下做出正反行程的V－X关系曲线。
表3-1 正行程表3-2 反行程2．根据所得结果，计算电容传感器的灵敏度S＝ΔV／ΔX（注意单位V/mm）。
计算方法可采用课程中学过的数据拟合方法，并计算相应的线性度、迟滞等其它静态特性指标。
3. 做出定性的结论。
六、实验注意事项1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。
2．接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。
3．稳压电源不要对地短路。
4．电容动片与两定片之间的片间距离须相等，必要时可稍微做调整。
位移和振动时均不可有擦片现象，否则会造成输出信号突变。
5. 如果差动放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波，请将电容变换器增益进一步减小。
因此，增益应放在适中位置。
七、思考题分析实验中遇到的困难和问题以及解决方法，对本实验进行小结。