传感器实验二
传感器实验实验报告
传感器实验实验报告传感器实验实验报告引言：传感器是一种能够将各种物理量、化学量或生物量转换为可测量电信号的装置。
它在各个领域中都有着广泛的应用，如环境监测、医疗诊断、智能家居等。
本次实验旨在通过对不同类型传感器的测试和比较，深入了解传感器的原理和性能。
实验一：温度传感器温度传感器是一种常见的传感器类型，用于测量环境中的温度。
我们选择了一款热敏电阻温度传感器进行测试。
实验中，我们将传感器连接到一个电路板上，并使用示波器测量输出电压随温度的变化。
通过改变环境温度，我们观察到传感器输出电压与温度之间的线性关系。
这表明该传感器具有良好的灵敏度和稳定性。
实验二：光照传感器光照传感器是一种能够测量环境中光照强度的传感器。
我们选择了一款光敏电阻光照传感器进行测试。
实验中，我们将传感器暴露在不同光照条件下，并使用万用表测量输出电阻的变化。
结果显示，传感器输出电阻随光照强度的增加而减小。
这说明该传感器能够准确地感知光照强度，并将其转化为电信号输出。
实验三：湿度传感器湿度传感器是一种用于测量环境湿度的传感器。
我们选择了一款电容式湿度传感器进行测试。
实验中，我们将传感器放置在一个密封的容器中，并通过改变容器内的湿度来模拟不同湿度条件。
通过连接传感器到一个数据采集系统，我们能够实时监测到传感器的输出信号。
结果显示，传感器的输出电容随湿度的增加而增加。
这说明该传感器对湿度变化非常敏感，并能够准确地测量环境湿度。
实验四：气体传感器气体传感器是一种能够检测环境中气体浓度的传感器。
我们选择了一款气敏电阻气体传感器进行测试。
实验中，我们将传感器暴露在不同浓度的气体环境中，并使用示波器测量输出电阻的变化。
结果显示，传感器的输出电阻随气体浓度的增加而减小。
这表明该传感器能够准确地感知气体浓度，并将其转化为电信号输出。
结论：通过本次实验，我们深入了解了不同类型传感器的原理和性能。
温度传感器、光照传感器、湿度传感器和气体传感器在各自的应用领域中都具有重要的作用。
实验二 气敏传感器的应用
实验二气敏传感器的应用1、目的●了解气敏传感器的特性●学习气敏传感器的应用。
2、器材●传感器实训台的操作板1的直流电压源，操作板3的气敏传感器应用电路、蜂鸣器电路、继电器电路。
●MQ-5型气敏传感器1只，跳线若干、万用表等实验器材。
3、实验内容图1 图2气敏传感器，又称气体传感器，是指利用各种化学、物理效应将气体成分、浓度按一定规律转换成电信号输出的传感器件，是化学传感器中最活跃的一种，其广泛应用于煤矿、农业、化工、建筑、环保、医疗、家电等领域。
目前气敏传感器的主要产品包括可燃性气敏传感器、CO、H2S、NH3、SO2、C12、NO、NO2等毒性气敏传感器、氧传感器、溶氧传感器、CO2传感器等。
例如用于家庭或工业可燃性气体的检测、检漏报警器电路中所采用MQ-5、MQ-6型气敏传感器就属于可燃性气敏传感器。
MQ-5半导体气体传感器特点: 对液化气,天然气城市煤气有较好的灵敏度对乙醇,烟雾几乎不响应高灵敏度/快速响应恢复优异的稳定性/长寿命简单的驱动电路应用: 适用于家庭或工业上对液化气,天然气,煤气的监测装置。
MQ-6半导体气体传感器特点: 对液化气,丁烷,丙烷有较高的灵敏度抵抗乙醇蒸气、烟雾的干扰高灵敏度/快速响应恢复优异的稳定性/长寿命简单的驱动电路。
MQ-6适用于家庭或工业上对液化石油气（LPG）,丁烷,丙烷,LNG （液化天然气）的检测装置。
MQ系列可燃气体传感器的特点是：●检测范围为20ppm～10000ppm●灵敏度高，响应速度快，小于10秒●可靠性好●功耗≤0.75W●连续工作使用寿命大于3年●输出信号为伏特级MQ-5、MQ-6型气敏传感器的外观和相应的结构形式如上图1所示，它由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层，测量电极和加热器构成，敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6个管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。
MQ-6型气敏器件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。
传感器实验报告
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V(mV)
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2.数据处理及分析
铝板：
钢板：
对比图：
4)在距离小于2mm时，无法使用涡流传感器测量铁板的位置。其原因可能为铁板是磁性材料。
误差分析
（1）由于读数使用数字设备，输出数据老是跳动，可能会导致读数结果与实际不符。
（2）板与传感器并不是完全平行放置，距离测量存在误差。
（3）由于钢板的零点为调整后得到，所以它的输出和铝板比较得到的结论会存在一定的误差。
涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频（通常为2.5MHz左右）电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场，从而减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感量L、阻抗Z及Q值。线圈上述参数的变化在其它条件不变的情况下仅是线圈与金属板之间距离的单值函数。
实验二扩散硅压阻式传感器模块d1
实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块2.1实验目的：实验 2.1.1：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
工作原理：是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。
单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。
压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。
转换原理：在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成4个阻值相等的电阻条。
并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。
平时敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。
压阻效应:当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。
这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。
硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。
实验 2.1.2：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
2.2实验设备和元件：2.2.1 实验设备：实验台所属各分离单元和导线若干。
2.2.2 其他设备：2号扩散压阻式压力传感器实验模块，14号交直流，全桥，测量，差动放大实验模块，数显单元20V，直流稳压源+5V，+_12V电源。
2.3实验内容：2.3.1扩散压阻式压力传感器一般介绍：单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变时（一般步于400微应变），其内部原子结构的电子能级状态会发生变化，从而导致其电阻率剧烈变化（G因子突变）。
传感器实验报告
传感器实验报告（二）自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5实验七：一、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。
四、实验步骤：1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。
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7-1。
图7-1 电容传感器位移实验接线图3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。
4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。
5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。
图（7-1）五、思考题：试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一下在此设计中应考虑哪些因素？答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等六：实验数据处理由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=非线性误差δf=353=%实验八直流激励时霍尔式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、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。
它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。
根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
传感器测试实验报告
传感器测试实验报告实验一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、基本原理：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UHk_，式中k—位移传感器的灵敏度。
这样它就可以用来测量位移。
霍尔电动势的极性表示了元件的方向。
磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、15V直流电源、测微头、数显单元。
四、实验步骤：1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。
1、3为电源5V，2、4为输出。
2、开启电源，调节测微头使霍XX大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。
图9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。
表9－1作出V-_曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
五、实验注意事项：1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。
2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成15V，否则将可能烧毁霍尔元件。
六、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化七、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。
2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。
实验二集成温度传感器的特性一、实验目的：了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。
二、基本原理：集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。
传感器与检测技术技术实验报告
天津广播电视大学武清分校《传感器与测试技术》实验报告姓名：学号：班级: 13春机械本实验一：电涡流式传感器实验一、实验目的1、了解电涡流传感器的实际应用。
2、了解电涡流传感器在静态测量中的应用。
3、了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
4、通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。
5、通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。
二、实验电路图及原理：图(1)电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，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。
三、实验所需部件：测微头、示波器、电压表、电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、三种金属涡流片。
四、实验步骤：1．按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。
2．旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5mm用电压表读取变换器的输出电压，将数据填入表1。
3．分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。
4．将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面～1.0mm处，注意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。
5．涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式得到：电机转速＝频率表显示值/金属转盘等分值×2 （本实验中等分值为4）五、实验数据及分析:表1 电涡流传感器对铁片的输出特性表3 电涡流传感器对铝片的输出特性实验二：电阻应变式传感器实验一．实验目的1、熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用。
2、比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度。
传感器的实验报告
传感器的实验报告传感器的实验报告引言：传感器是一种能够将物理量或化学量转化为电信号的装置，广泛应用于各个领域。
本实验旨在通过对不同类型的传感器进行实验，了解其原理和应用。
实验一：温度传感器温度传感器是一种常见的传感器，用于测量环境或物体的温度。
本实验选择了热敏电阻作为温度传感器，通过测量电阻值的变化来间接测量温度。
实验中使用了一个简单的电路，将热敏电阻与电源和电阻相连接，通过测量电路中的电压来计算温度。
实验结果显示，随着温度的升高，电阻值逐渐下降，电压也相应变化。
这说明热敏电阻的电阻值与温度呈负相关关系。
实验二：压力传感器压力传感器用于测量物体受到的压力大小。
本实验选择了压电传感器作为压力传感器，通过压电效应将压力转化为电信号。
实验中，将压电传感器与一个振荡电路相连，当物体施加压力时，压电传感器会产生电荷，导致振荡电路频率的变化。
通过测量频率的变化，可以间接测量物体受到的压力。
实验结果显示，当施加压力时，频率逐渐增加，说明压电传感器的输出信号与压力呈正相关关系。
实验三：光敏传感器光敏传感器用于测量光线的强度或光照度。
本实验选择了光敏电阻作为光敏传感器，通过测量电阻值的变化来间接测量光照度。
实验中，将光敏电阻与一个电路相连，通过测量电路中的电压来计算光照度。
实验结果显示，随着光照度的增加，电阻值逐渐下降，电压也相应变化。
这说明光敏电阻的电阻值与光照度呈负相关关系。
实验四：湿度传感器湿度传感器用于测量环境中的湿度。
本实验选择了电容式湿度传感器作为湿度传感器，通过测量电容值的变化来间接测量湿度。
实验中，将电容式湿度传感器与一个电路相连，通过测量电路中的电容值来计算湿度。
实验结果显示，随着湿度的增加，电容值逐渐增加，说明电容式湿度传感器的输出信号与湿度呈正相关关系。
结论：通过本次实验，我们对不同类型的传感器进行了实验，了解了它们的原理和应用。
温度传感器、压力传感器、光敏传感器和湿度传感器分别用于测量温度、压力、光照度和湿度。
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片一、实验目的1. 了解金属箔式应变片的结构和原理；2. 熟悉金属箔式应变片的使用方法，了解应变片的贴合技巧；3. 学习如何采集应变片传感器的数据，并进行数据分析。
二、实验原理金属箔式应变片由两片弯曲的金属箔片组成，当物体受力时，金属箔片的形状产生微小变化，从而改变了电阻值，将电阻变化转化为电压信号后，通过放大电路进行放大，最终采集到微小的应变信号。
三、实验材料和器材1. 金属箔式应变片；2. 铝板；3. 双面胶带；4. 金属线；5. 多用示波器；6. 数字万用表；7. 功率放大器；8. 电压源。
四、实验步骤1. 将铝板剪成与应变片相同大小的矩形块；2. 在铝板上面涂上一层双面胶带；3. 将应变片轻轻地压在双面胶带上，注意不要用力，以免损坏应变片；4. 拉伸铝板，记录应变片在不同应变程度下的电压信号并记录下来；5. 通过功率放大器，将电压信号输出，并用数字万用表测量；6. 重复步骤4和5直到所有数据得到记录。
五、实验结果1. 在不同应变程度下，记录应变片电压信号的数据如下表所示。
应变程度（%）电压信号（mV）0% 0.01mV5% 0.05mV10% 0.10mV15% 0.15mV20% 0.21mV25% 0.27mV2. 通过数据分析，得到应变片的灵敏度为0.054mV/%，即在每增加1%的应变程度时，应变片电压会相应增加0.054mV。
六、实验分析1. 实验中，使用铝板来搭载应变片，是因为铝板的本身就具有一定的弹性，能够很好地承受力的作用。
2. 在实验中，应注意不要用力过大，否则会造成应变片的破损。
3. 在进行数据分析时，应遵循精确性的原则，以免误差产生。
通过本次实验，我们深入了解和学习了金属箔式应变片的使用和数据分析技术，对于传感器的使用和故障分析具有一定的参考价值。
实验2电阻式传感器单臂桥、双臂桥、全桥比较
实验二金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、原理：（1）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=EK/ε2。
（2）全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需元件与单元，同实验一
四、实验步骤：同实验一：1）阻值测量；2）差动运放调零；3）电桥调零。
接线图见1-2、1-3
根据实验所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。
阐述理由(注意：实验一、二的放大器增益必须相同)。
图1-2 半桥电路图
图1-3 全桥电路图
五、思考题：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。
图1-4 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图。
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验篇一：传感器实验报告`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，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，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
ug?eK(?1??2??3??4)4对单臂电桥输出电压u01=eKε/4；对等臂电桥输出电压u01=eKε/2；对全电桥输出电压u01=eKε。
电桥的非线性误差??K??(K?)2?(K?)3???121?K?21418三、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、数显表、±15V电源、±4V电源。
四、实验步骤：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，将实验模板调节增益电位器Rw3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数显表电压输入端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)。
关闭主控箱电源。
2、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与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7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)如图1-2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。
3、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。
实验二 红外测距传感器实验
信息工程学院实验报告课程名称：传感器原理及应用实验项目名称：实验二红外测距传感器实验实验时间：2016.10.8 班级：姓名：学号：一、实验目的1. 学习CC2530 单片机ADC 模块的使用。
2. 学习红外测距传感器的使用。
二、实验原理1. CC2530节点与红外测距传感器的硬件接口红外线测距传感器模块GP2Y0A21YK0F 成绩：指导老师(签名)：(1). 红外测距传感器模块(GP2Y0A21YK0F)引脚OUT：模拟量输出接口(AD 模块)GND：外接GNDVCC：数字量输出接口(0 和1) 外接5V 电源(2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接2. ADC(1). 简介CC2530单片机的ADC支持多达14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB（有效数字位）。
它包括一个模拟多路转换器，具有多达8个各自可配置的通道；以及一个参考电压发生器。
转换结果通过DMA写入存储器。
还具有若干运行模式。
ADC模块的方框图如下所示：ADC的主要特性如下：●可选的抽取率，这也设置了分辨率（7到12位）●8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号●参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或A VDD5 ●产生中断请求●转换结束时的DMA触发●温度传感器输入●电池测量功能(2). 寄存器简介本次实验中主要涉及到ADC模块的寄存器：数据的换算：例如：在CC2530 中配置ADC 的参考电压为A VDD5(3.3V)，抽取率为512(12 位有效数据)，由于在实验中采用单端转换方式，所以实际数据只有11 位。
这时，ADC 采集到的数据记为x,则ADC采集数据转换为电压(单位：V)：V = x * 3.3 / 20483. GP2Y0A21YK0F 红外测距传感器(1). 概述夏普GP2Y0A21YK0F 测距传感器是基于PSD 的微距传感器，其有效的测量距离在80cm 内，有效的测量角度大于40 度，输出信号为模拟电压，在0 到8cm 左右的范围内与距离成正比非线性关系，在10-80cm 的距离范内成反比非线性关系，平均功耗为30mA，反应时间约为5ms，并且对背景光及温度的适应性较强。
实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验课件.doc
实验二电桥测试
（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验
则Su=0.25nUO10)
式中，n为电桥的工作臂系数．
由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥
的加减特性来合理组桥，以增加n及测量灵敏度．
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=EKε11）
E---电桥转换系数：单臂E=U0/4半桥（双臂）E=U0/2全桥E=U0
此时电桥的输出比单臂工作时提高了四倍，比双臂工作时提高了二倍．
（3）电桥的灵敏度
电桥的灵敏度Su是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小
Su=U/(R/ R)= 0.25UO(R1/R1-R2/ R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)8)
令n=(R1/ R1-R2/R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)9)
（4）变为
U=0.25UO(R / R)= 0.25UOKε5）
（b）若两个相邻臂接应变片时（称为双臂电桥，即半桥），（见图3）即桥
臂R1、R2为工作臂，且工作时有电阻增量△R1、△R2，而R3和R4臂为固定电阻R
（R3=R4=0）．当
两桥臂电阻同时拉伸或同时压缩时，则有△R1=△R2=△R，由式（4）可得△U=0．当
此后调零电位器RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。
传感器实验报告
实验一 箔式应变片性能一、实验目地：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、了解实际使用的应变电桥的性能和原理。
二、实验原理：本实验说明箔式应变片在单臂直流电桥、半桥、全桥里的性能和工作情况。
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，当被测件受力发生形变，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R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R ΔR R =∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，RR R Δ4=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
根据戴维南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Ku ＝V ／△R ／R ，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4E 、1/2E 和E.。
由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
三、实验所需部件：直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、砝码（20g ）、电压表（±4v ）。
四、实验步骤：1、调零 开启仪器电源，差动放大器增益至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，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。
调零后电位器位置不要变化。
2、按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。
桥路中R 1、R 2、R3、和W D 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、下梁中的一片工作片）。
传感器实验
实验三 光电传感器实验
目标： 原理： 1、掌握光电传感器原理 改变光强度光电 元件参数随之变 2、光控电路设计 3、掌握万用表查线方法（电阻法） 化
用品与耗材： 传感器实验装置
操作步骤： 1）接线（教材P155图10-7图） 2）查线标： 1、理解电感的工作原理 2、测试电感传感器的特性 3、掌握万用表查线方法 原理： 电感随着自身磁 路变化而变化， 利用这个原理作 成电感传感器， 使被测量变化反 映在电感变化上
用品与耗材：
传感器实验设备
操作步骤： 1）接线（教材P45图3-1图） 2）查线 3）通电调试 4）测量
电路图教材P45图3-1图
实验一 电阻传感器实验
目标 1、元器件识别 2、理解电阻传感器原理 3、掌握热电阻测温方法 原理： 电阻阻值随外界 被测量（压力、 温度等）变化而 变化
用品与耗材
直流电源 5V 电阻若干 热电阻、应变电阻 导线若干
操作步骤： 1）接线（教材P36图2-20a图） 2）查线 3）通电调试 4）测量
实验二 电感传感器
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验
自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验篇一：传感器实验报告`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，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，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
Ug?EK(?1??2??3??4) 4对单臂电桥输出电压U01=EKε/4；对等臂电桥输出电压U01=EKε/2；对全电桥输出电压U01=EKε。
电桥的非线性误差??K??(K?)2?(K?)3???121?K?21418三、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、数显表、±15V电源、±4V电源。
四、实验步骤：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，将实验模板调节增益电位器Rw3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数显表电压输入端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)。
关闭主控箱电源。
2、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与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7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)如图1-2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。
3、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。
传感器实验
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、实验仪器应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±5V 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．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、±5V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，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。
调节电位器Rw3使电压表显示为0V。
关闭主控台电源。
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。
4．加托盘后电桥调零。
电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，先调节Rw1使电压表显示近似为零，再调节Rw4约中间位置。
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传感器实验二-----移相器和相敏检波器电路性能实验
-----陈晨毅1230230048 一．实验原理。
1.移相器的电路组成：移相器由两级运算放大器构成，其中，运算放大器A1与移相网络R1、R2、W1、C1构成微分电路，实现超前移相器。
运算放大器A2与移相网络R4、R5、W2、C2构成积分电路，实现滞后移相器。
改变W1和W2的大小，可以改变输出信号的相位，图为移相电路示意图。
图1 移相器电路原理图
2.相敏检波器的电路组成：能够鉴别调制信号的相位，同时还具有选频能力的电子电路，称为相敏检波器，实验仪中的相敏检波器电路组成与面板布局如图所示：
图2 相敏检波电路原理图
相敏检波器模块主要由三部分组成：一是由运算放大器A1构成的整形电路部分，用于对参考信号的处理；二是由场效应管构成的电子开关电路部分，控制相敏检波器；三是由运算放大器A2构成的相敏检波器部分。
当（2）端的控制电压为高电平时，二极管D截止，开关管栅极G为低电平，BG截止，相当开关断开。
此时，相敏检波器为反相运算放大器，输入与输出信号反相。
当（2）端的控制电压为低电平时，二极管D导通，开关管栅极G为高电平，BG导通，相当开关接通。
此时，相敏检波器为同相运算放大器，输入与输出信号相同。
二．实验过程。
移相器实验：
1.将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从0°、180°插口输出均可），开启主、副电源。
2.将示波器的两根线分别接到移相的输入和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。
3.调节移相器上的点位器，观察两个波形间相位的变化。
4.改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大移相范围。
相敏检波器实验：
1.根据图的电路接线，将音频振荡器的信号0°输出端输出至相敏检波器的输入端（4），把直流稳压电源＋2V输出接至相敏检波器的参考输入端（1），把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（4）和输出端（6）组成一个测量线路。
2.调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压为峰
峰值4V。
观察输入和输出波的相位和幅值关系。
3.改变参考电压的极性，观察输入和输出波形的相位和幅值关系。
由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出同相，当参考电压为负时，输入和输出反相。
4.关闭主、副电源，根据图电路重新接线，将音频振荡器的信号从0°输出端输出至相敏检波器的输入端（4），将从0°输出端输出接至相敏检波器的参考输入端（5），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入（4）和输出端（6），将相敏检波器输出端（6）同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低能滤波器的输出端与直流电压表连接起来，组成一个测量线路。
（此时，F/V表置于Ｖ表20V档）。
5.开启主、副电源，调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。
单位：V
Vip-p 0.5 1 2 3 4 8 16 Vo
6.关闭主、副电源，根据图的电路重新接线，将音频振荡器的信号从0°输出端输出至相敏检波器的输入端（4），将180°输出端输出接至移相器的输入端，将从移相器输出端接至相敏检波器的参考输入端（5），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（4）和输出端（6），同时与低通滤波器输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与直流电压表连接起来，组成一测量线路。
7.开启主、副电源，转动移相器上的移相电位器，观察示波的显示波形及电压表的读数，使得输出最大。
8.调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。
单位：V
Vip-p 0.5 1 2 3 4 8 16 Vo
三．实验数据。
1.移相器：
1k频率2k频率3k频率
4k频率
2.相敏检波器：
Vip-p 0.5 1 2 3 4 8 16 Vo
0.17
0.68
1.47
2.23
2.94
5.92
10.01
Vip-p 0.5 1 2 3 4 8 Vo
0.42
0.88
1.77
2.56
4.34
8.23
四．分析。
1.阻容RC 不变，则相移将随输入信号的频率而改变。
2.当参考电压为正时，输入和输出同相，当参考电压为负时，输入和输出反相。
3.相敏检波器能够鉴别调制信号的相位，同时还具有选频能力的电子电路。
4.实验2和实验3的仪器一样，可是输入端不一样，实验2中相敏检波器参考输入端①接直流稳压电源+2V ，而实验3接交流电压，若是接了直流稳压电源，将会导致输入峰峰值过大。
5.本次实验了解了移相器和相敏检波器的原理和工作情况，在操作方面，我重新复习了一遍双踪示波器的操作方法和功能，熟练掌握了用双踪示波器读取电压峰值和频率周期的方
0.17
0.681.47
2.23
2.94
5.92
10.01
02468
1012
2
4
6
8
10
12
14
16
18
V o
Vip-p
0.42
0.88
1.77
2.56
4.34
8.23
0123456
7890
1
2
3
456789
V o
Vip-p
法，尤其熟悉对两个通道波形的熟练转换及测量。
五．思考题。
1、根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么？移相器在实验线路中的作用是什么？答：相敏检波器的作用：具有鉴别调制信号相位和选频作用。
移相器的作用：将信号的相位移动一个角度。
2、当相敏检波器的输入与开关信号同相时,输出是什么极性的什么波,电压表的读数是什么极性的最大值？
答：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。