《传感器与检测技术》实验指导讲义
《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。
传感器与检测技术实验讲义
实验一常用电子仪器的使用一、实验目的1、掌握数字万用表、台式万用表、数字存储示波器、函数信号发生器、数字频率计、可编程直流稳压电源、LCR测试仪等典型电子测量仪器的原理、性能和基本使用方法；2、了解测量的基本原理。
二、实验仪器1、数字万用表；2、台式万用表；3、数字存储示波器；4、函数信号发生器；5、可编程直流稳压电源；6、LCR测试仪。
三、实验原理1、万用表万用表具有用途多、量程广、使用方便等优点，是电子测量中最常用的工具。
它可以用来测量电阻，交流电压和直流电压，有的万用表还可以测量晶体管的主要参数及电容器的电容量，还有通断蜂鸣、检测频率、温度等功能。
掌握万用表的使用方法是电子技术的一项基本技能。
数字万用表是可以实现多种测量功能的数字式仪器，其前端为实现各种变换电路，如：AC/DC变换、I/V变换、Z/V变换等，变换后得到直流电压，通过以A/D转换器为核心的DVM即实现数字化测量，并通过内置的CPU，实现测量自动化。
2、数字存储示波器数字存储示波器（Digital Storage Oscilloscope，简称为DSO）是将捕捉到的波形通过A/D转换进行数字化，而后存入示波管外的数字存储器中。
它具有记忆、存贮被观察信号功能，可以用来观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号。
图1-2 典型数字存储示波器原理框图一个典型的数字存储示波器原理方框图如图1-2所示，它有实时和存储两种工作模式。
当处于实时工作模式时，其电路组成原理与一般模拟示波器一样。
当处于存储工作模式时，它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段。
在存储工作阶段，模拟输入信号先经过适当地放大或衰减，然后再经过“取样”和“量化”两个过程的数字化处理，将模拟信号转换成数字化信号，最后，数字化信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM 中。
在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出，并经D/A 转换器转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT 的Y 偏转板。
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。
传感器及检测技术讲义PPT教案
精度（补充）
反映测量结果与真值接近程度的量 (1)准确度 ：反映系统误差对测量结果的影响 (2)精密度：反映随机误差对测量结果的影响 (3)精确度 ：反映系统、随机误差对测量结果的影响
，用不确定度表示。 对于具体的测量，精密度高的而准确度不一定高
，准确度高的精密度不一定高，但精确度高，则精密 度和准确度都高。
①绝对误差 ②相对误差 ③引用误差 ④基本误差 ⑤附加误差
2.测量误差的性质
①随机误差 ②系统误差 ③粗大误差
有关测量技术中的部分名词（补 充）
（1）真值：被测量本身所具有的真正值。 （2）实际值：高精度仪器所测被测量的值。 （3）标称值：测量器具上所标出来的值。 （4）示值：由测量器具的读数装置所指示出
100
%
1.0%
例 2-3
(3) 结论：用1.0级小量程的温度计测量所产生的示值 相对误差比选用0.5级的较大量程的温度计测量所产生的 示值相对误差小，因此选用1.0级小量程的温度计更合适
2.2测量数据的估计和处理
2.2.1随机误差分析 2.2.2系统误差分析 2.2.3粗大误差剔除 2.2.4测量数据处理中的几个问题
L
式中: δ——相对误差, 一般用百分数给出; Δ——绝对误差;
L——真值。（实际值）
2）示值' (标称)相10对0%误差：x——测量值
x
误差的表示方法（3）
3）引用（满度）误差
引用误差可用下式定义:
xm
测量上限－测量下限
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
γ为引用误差； Δ为绝对误差；xm为满度值。
【例1】
某采购员分别在A 、B 、C 三家商店购买 100kg牛肉干、10kg牛肉干、1kg牛肉干，发现 均缺少约0.5kg，但该采购员对C家卖牛肉干的 商店意见最大，是何原因？
《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。
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》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。
(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
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》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15
传感器实验指导书目录实验一应变片单臂电桥性能实验 (1)实验二应变片半桥性能实验 (6)实验三应变片全桥性能实验 (8)实验四应变片直流全桥的应用—电子秤实验 (10)实验五压阻式压力传感器测量压力特性实验 (11)实验六差动变压器的性能实验 (13)实验七差动变压器测位移实验 (19)实验八开关式霍尔传感器测转速实验 (22)实验九光电传感器测转速实验 (24)实验十光电传感器控制电机转速实验 (26)实验十一温度源的温度调节控制实验 (35)实验十二PT100铂电阻测温特性实验 (39)实验十三CU50铜热电阻测温特性实验 (45)实验十四K热电偶测温性能实验 (47)实验十五磁电式传感器测转速实验 (53)实验一应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用掌握应变片测量电路二、基本原理：1、应变片简介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。
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 左右的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。
(a) 丝式应变片(b) 箔式应变片图1—1应变片结构图本实验以金属箔式应变片为研究对象。
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，与丝式应变片工作原理相同。
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。
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弹性元件的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。
它可用于各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等。
2、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。
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。
《传感与检测技术》教案电子教案完整版授课教案整本书教案电子讲义(最新)
2.接近传感器的位置检测电路制作
3. 接近传感器的位置检测电路调试
四、电感传感器在电动测微仪中的应用
1. 差动变压器式电感传感器的识别、检测和选用
2. 电感传感器的电动测微仪检测电路制作
（1）电路组成及原理
（2）制作步骤、方法和工艺要求
3.电感式传感器的电动测微仪检测电路调试
1.初识湿敏传感器
（1）湿敏传感器的分类
（2）电阻式湿敏传感器
（3）电阻式湿敏传感器的工作原理
（4）电阻式湿敏传感器的应用
2.自动去湿装置的电路制作
（1）自动去湿电路原理
（2）湿敏传感器的选型及使用注意事项
3.湿敏传感器在自动去湿装置中的应用电路调试
（1）检查电源回路
（2）电路调试过程
教学评价
见教材各项目最后的任务评价表
2.能够熟练对霍尔式传感器和电磁式传感器进行检测
3.能够正确安装、使用霍尔式传感器和电磁式传感器
4.能够分析霍尔式传感器信号检测和转速计算的原理，并能进行熟练调试
5.能够分析电磁式传感器信号检测和转速计算的原理，并能进行熟练调试
教学过程
课程导入
一、组织教学（2分钟）
整顿纪律、清点人数，稳定学生情绪。
（6）霍尔式传感器的应用
（7）霍尔转速表
2.霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用电路制作
3.霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用电路调试
（1）工作原理
（2）调试方法和步骤
二、磁电式传感器在发动机转速检测电路中的应用
1.初识磁电式传感器
（1）基本原理
（2）结构类型
（3）信号调理电路
（4）磁电式传感器的应用
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。
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《传感器与检测技术》实验指导讲义实验一预备实验一、实验目的熟悉实验要求，熟悉实验系统和主控台。
学习、掌握虚拟示波器的使用。
二、实验课要求与注意事项1、实验课同上理论课一样是上课，必须遵守上课的各项规定，不允许做与上课无关事。
必须做好预习。
2、实验各组必须独立完成实验，不允许大声讲话，不允许各处走动，不允许与其他组商量。
3、必须单独做好测量原始数据的记录，并交任课教师签字后有效，每人一份。
实验报告必须附有任课教师签字的原始数据的记录，否则实验报告无效。
4、自学《深圳大学学生实验守则》和《深圳大学仪器设备损坏、丢失赔偿办法》。
5、必须爱护使用的仪器设备。
接线时必须关闭主控台的电源！特别注意主控台电源与实验模块电源的正、负、地要连接一致，不可接错，开启电源前要认真检查。
若操作错误，导致设备的损坏将按学校的规定赔偿。
6、实验结束后，关闭主控台的电源，整理好连接线放在实验台上。
三、实验系统简介SET9000型系列传感器与检测（控制）技术实验台由主控台、测控对象、传感器/实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等六部分组成。
☆（1）主控台：提供高稳定的±15V、+5V、±2V～±10V（可调）、+2V～+24V（可调）四种直流稳压电源；0.4KHz～10KHz可调音频信号源；1Hz～30Hz可调低频信号源；面板上装有数显电压、频率、转速、压力表和精度温度控制仪表；0～20kpa可调气压源；计算机数据采集卡；浮球流量计；电源故障报警/复位系统；漏电保护装置。
SET9000型还增加了数据采集控制器及测控系统接口。
（2）测控对象：振动源1Hz～30Hz(可调)；转动源0-2400转/分(可调)；温度源<200℃(可调)。
SET9000型的上述三种对象均带手动/自动调节功能。
（3）传感器/实验模块配置：★基础型（17种）：1.电阻应变式传感器；2.扩散硅压力传感器；3.差动变压器；4.电容式传感器；5.霍尔式位移传感器；6.霍尔式转速传感器；7.磁电转速传感器；8.压电式传感器；9.电涡流位移传感器；10.光纤位移传感器；11.光电转速传感器；12.集成温度传感器；13.K型热电偶；14.E型热电偶；15.Pt100铂电阻；16.湿敏传感器；17.气敏传感器。
★增强型（27种可选配）：1.热释电远红外传感器；2.光敏电阻；3.光敏二极管；4.光敏三极管；5.硅光电池；6.光电耦合器件；7.红外辐射温度传感器；8.光纤温度传感器（传导型）；9.光纤压力传感器（传导型）；10.光栅位移传感器（原理型）；11.光栅位移传感器（测量型）；12.光电编码器传感器（原理型）；13.光电编码器传感器（测量型）；14.超声测距感器；15.扭矩传感器；16.PSD位置传感器；D图像测量传感器（带红外夜视功能）；18.T型热电偶；19.J型热电偶；20.半导体热敏电阻；21.微波传感器；22.指纹传感器（带控制输出）；23.指纹传感器（带图像输出）；24.表面无损探伤传感器模块；25.颜色识别传感器；26.通用输入zigbee 无线传感器网络模块；27.环境监测实验模块。
（4）数据采集卡及处理软件：①传感器特性实验专用数据采集卡及实验软件：采用12位A/D转换、采样速度100000点/秒，采样方式可分为：单步采样、连续采样、定时采样；具有控制输出端口；处理软件具有良好的计算机显示界面，可以进行实验项目的选择与编辑；数据采集；特性曲线的分析、比较；实验报告（文件）存取、打印等功能。
②传感器实验及虚拟仪器专用数据采集卡及软件：（另附）③传感器测控专用控数据采集卡及测控软件：（见Pa:95）（5）实验桌尺寸：1600(长)×800(宽)×780(高)(mm)，实验桌留有计算机、示波器安放位置及实验模块存储柜。
☆重点了解主控台的功能。
四、学习虚拟示波器的使用1、Hantek DSO-2090简介基本配件：光盘其它图片：特点∙流线型设计,体积小巧,USB2.0接口,免电源,与台式示波器类似界面,易于上手.∙更适合于笔记本电脑，生产线维修调整，便于出差使用。
∙小的尺寸(mm):190(L)x100(W)x35(H),便于携带.∙.高刷新率,高采样率,100MS/s实时采样.∙软件支持:Windows7,Windows Me,Windows NT,Windows2000,Windows XP,VISTA ∙20余种自动测量功能,PASS/FAIL Check功能,适于工程应用.∙波形平均,余辉,亮度调节,反向,加,减,乘,除,X-Y显示∙波形数据可以按时间和电压输出到EXCEL,BMP,JPG。
∙FFT频谱分析∙一台电脑可同时连多台示波器,轻松扩展通道数.∙二次开发库提供,Labview\VB\VC\Delphi\C++Builder开发示例提供技术指标应用程序：软件支持:Windows7,Windows Me,Windows NT,Windows2000,Windows XP,VISTA二次开发：提供常用开发平台下的DEMO源代码(VC、CVI、VB、LABVIEW)和开发技术支持。
2、Hantek DSO-2090使用通过测量Hantek DSO-2090自带标准信号，学习水平、垂直、触发调节等各种功能的使用。
（1）、手动测出输入信号的幅度、周期和频率。
要求：记录示波器测试信号的设置条件；记录测量输入信号幅度和周期的原始数据与波形图。
输入信号：①示波器自带标准信号；②主控台音频震荡信号；③主控台低频震荡信号。
（2）、练习信号的加、减、乘、除运算。
记录相应的有关数据与结果。
（3）、练习X─Y输入方式的显示。
记录相应的有关数据与结果。
（4）、总结正确测试输入信号的步骤。
五、思考题请自己通过资讯了解虚拟示波器与模拟示波器的不同，了解虚拟示波器的使用应注意的问题。
实验二金属箔式应变片全桥性能实验与应用一、实验目的理解全桥测量电路的优点，学习应变片直流全桥的电路标定及应用。
了解温度对应变片测试系统的影响。
二、基本原理全桥测量电路中，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=KUε，比半桥灵敏度提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。
电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面:①敏感栅丝电阻温度系②敏感丝的线膨胀系数与弹性体的线膨胀系数不一致。
因此当温度变化时，在被测体受力状态及大小不变时，输出电压会有一定的变化。
基本原理的详细解释见教科书第二章第一节（§2.1）。
三、需用器件和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，数显表单元、加热器(已贴在应变片底部)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)，注意电源的正负，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、根据图1-4接线，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错。
接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后（注意电源的正负），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。
4、保持增益不变，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，逐一记下实验结果填入表1-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表1-1全桥测量时,输出电压与负载重量的关系重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)5、电子秤应用。
（1）按上述（图1-4）全桥接线，电压表置2V档，合上主控箱电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，并细调Rw4使数显表显示0.00V。
（2）将10只砝码全部置于托盘上，调节增益电位器Rw3(即满量程调整)，使数显表显示为0.200V或-0.200V。
（3）拿去所有砝码,再次调零。
（4）重复2、3步骤的标定过程，一直到满量程显示0.200V，空载时显示0.000V为止，把电压量纲V改为重量量纲g，即成为一台原始的电子秤。
（5）在托盘上放上一未知重量的物体（<200g），根据电压表指示值，它有多重？金属箔式应变片全桥温度影响观察：（1）保持上述实验结果。
（2）将200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一数值U01。
（3）将主控箱上+5V直流稳压电源接于实验模板的加热器插孔，数分钟后待数显电压表显示基本稳定后，记下读数U ot，U ot-U o1即为温度变化对全桥测量的影响。
计算这一温度变化产生的相对误差。
五、思考题1、全桥测量中，当两组对边(R1、R3)电阻值相同时，即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时，是否可以组成全桥：(1)可以,(2)不可以。
为什么？2、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法？3、实验中的电子秤定标方法前提条件是什么？实验三电容式传感器的位移实验与应用一、实验目的理解电容式传感器的结构及其特点。
掌握电容式传感器的测量原理与方法。
二、基本原理利用平板电容C=εA/d的关系,在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，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：①变ε的湿度电容传感器。
②变d的电容式压力传感器。
③变A的电容式位移传感器。
本实验采用第③种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。
利用电容式传感器动态响应好，灵敏度高等特点，可进行动态位移测量。
基本原理的详细解释见教科书第三章第三节（§3.3）。
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、数显单元、直流稳压电源，低通滤波模板、双线示波器，振动测量控制仪（9000型）。
四、实验步骤1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。
注意观察电容传感器的类型。
2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。
3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。