传感器系列实验讲义
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。
传感器实验部分
实验一金属箔式应变片一一单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金届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：：R/ R = K ;式中AR/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，&=A l/l为电阻丝长度相对变化，金届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的受力状态变化，电桥的作用是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。
单臂电桥输出电压U OI =EK&/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、石去码、数显表、士5V电源、也V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装丁应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R l、R2、R3、R4O加热丝也接丁模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3=R4=350Q，加热丝阻值为50 Q左右。
应变片托盘图1-1应变式传感器安装示意图2、接入模块电源i15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器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的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器R W4,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。
3、将应变式传感器的其中一个应变片 R 1 （即模块左上方的R i ）接入电桥作为一 个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电 位器Rw i,接上桥路电源&V （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 Rw i,使数显表显示为零。
O 。
加热4、在电子秤上放置一只石去码，读取数显表数值，依次增加石去码和读取相应的数显 表值，直到500g （或200g ）石去码加完。
传感器实验讲义
实验一温度源的温度控制调节实验一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程。
二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的P t100热电阻(温度传感器)的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻——电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。
温度控制原理框图如图27—1所示。
三、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100温度传感器。
图27—1温度控制原理框图四、实验步骤：温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24ｖ DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。
温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24ｖ DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器Pt100的插孔，另一个是温度实验传感器的插孔；背面有保险丝座和加热器电源插座。
使用时将电源开关打开(Ｏ为关，-为开)。
从安全性、经济性即具有高的性价比考虑且不影响学生掌握原理的前提下温度源设计温度≤200℃。
1、调节仪的简介及调节仪的面板按键说明参阅实验二十六附言。
2、设置调节仪温度控制参数：合上主机箱上的电源开关；再合上主机箱上的调节仪电源开关，仪表上电后，仪表的上显示窗口(PV)显示随机数；下显示窗口(SV)显示控制给定值或交替闪烁显示控制给定值和“orAL”。
按SET键并保持约3秒钟，即进入参数设置状态。
在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc 等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，用▼、▲、◄（A/M）等键可修改参数值。
按◄（A/M）键并保持不放，可返回显示上一参数。
传感器原理及应用实验讲义
传感器原理及应用CSY－998系列传感器实验台主要技术参数、性能及说明CSY系列传感器系统实验仪是集被测体、各种传感器、信号激励源、处理电路和显示器于一体，组成一个完整的测试系统。
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。
传感器位于实验工作台右边，装在圆盘式工作台的四周，依次为（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。
光纤传感器的一端已固定在“光电变换器”上，另一端为活动的圆柱形探头，可根据要求加以固定。
一、传感器安装台部分：双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器VO可做静态或动态测量。
应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。
传感器：1．应变式传感器箔式应变片阻值：350Ω，应变系数：2。
2．热电偶（热电式）直流电阻：10Ω左右，由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为T冷端温度为环境温度。
3．差动变压器量程：≥5mm，直流电阻：5Ω－10Ω由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。
4．电涡流位移传感器量程：3mm，直流电阻：1Ω－2Ω，多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。
5．霍尔式传感器日本JVC公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。
量程：±1mm。
6．磁电式传感器直流电阻：30Ω－40Ω，由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：0.5v／m／s。
7．压电加速度传感器PZT－5双压电晶片和铜质量块构成。
谐振频率：＞－10KHz。
8．电容式传感器量程：＋5mm，由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容传感器。
9．压阻式压力传感器量程：15Kpa，供电：≤4V，美国摩托罗拉公司生产的MPX型压阻式压力传感器，具有温度自补偿功能。
10．光纤传感器由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围1mm。
红外线发射、接收，2×60股丫形、半圆分布。
最新传感器实验讲义1
传感器实验讲义1一、 CSY传感器实验仪简介实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。
传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子）、扩散硅压阻式传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，具体安装部位参看附录三。
备注：CSY系列传感器实验仪的传感器具体配置根据需方的合同安装。
显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V－±10V档位调节）、F／V数字显示表（可作为电压表和频率表）、动圈毫伏表（5mV-500mV）及调零、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。
实验主面板上传感器符号单元：所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激励线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。
处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。
CSY实验仪配上一台双线（双踪）通用示波器可做几十种实验。
教师也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。
二、主要技术参数、性能及说明<一>传感器安装台部分：双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器V O可做静态或动态测量。
应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。
传感器：1、差动变压器量程:≥5mm 直流电阻：5Ω－10Ω由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体.2、电涡流位移传感器量程:≥1mm直流电阻：1Ω－2Ω多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。
第10章实验十一-传感器的简单使用资料
由表格可知，这个人受到的重力为 500N，此人质量为 50 kg.
解析答案
➢ 考点三 传感器在实验中的应用
2.实验器材 半导体热敏电阻、多用电表温、度计 、铁架台、烧杯、凉水和热水.
3.实验步骤 (1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；
实验原理图
(2Байду номын сангаас把多用电表置于 欧姆 挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，
并记下温度计的示数；
(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下 温度计的示数 和多用电
电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低
至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理
图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下：
光敏电阻ROS(符号
，阻值见上面表格)
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其 中之一并在图中标出)
答案
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➢ 考点一 温度传感器的应用
1234
1.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱 等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随 温度变化的特性工作的.如图2甲所示，电源 的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电 流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其 电阻值与温度的变化关系如图乙所示，闭合 E＝I(R＋Rg)代入I1＝2 mA得Rg＝0.5 kΩ 开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示 代入I2＝3.6 mA得R＝2 kΩ 数I1＝2 mA；电流表的示数I2＝3.6 mA时， 读图可得温度为120 ℃. 热敏电阻的温度是__1_2_0____ ℃.
光纤传感器系列实验讲义
少年易学老?CSY10G型光电传感器系统实验仪是为了适应现代光电传感器实验教学课程所需而研制的实验仪器。
其特点是将各种光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号采集、处理电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置集中于一机，可以方便地对十种光电传感器进行光谱特性、光电特性、温度特性等二十余种实验。
并可根据实验原理自主开发岀更多的实验内容。
实验仪主要由实验工作台、信号控制及仪表显示、图象和数据采集、光电转换/处理电路组成。
位于实验仪顶部的工作台部分，分别布置有热释电红外传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位宜传感器、CCD电荷图象传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等。
（详见实验仪工作台布局图）传感器：（十种）1、光敏二极管：由具有光敏特性的PN结制成，不同的二极管光谱范用是不同的。
2、光敏三极管：具有NPN或PNP结构的半导体光敏管，引岀电极二个，较之光敏二极管具有更高的灵敏度。
3、光敏电阻：CdS材料制成，英电阻值随光照强度而改变。
4、光电池：根据光生伏特效应原理制成的半导体PN结，光谱响应范困在50-100u m光波长之间。
5、光断续器：透过型的红外发射-接收器件。
6、光纤传感器：导光型红外发射-接收传感器，可测位移、转速、振动等。
7、PSD光电位垃传感器:一维半导体光点位置敏感传感器,测试范围W 10mm, 灵敏度M 0.0 lmm.8、CCD电荷耦合图象传感器：物体轮娜与图象监测，光敏而尺寸4mmx3・5mm。
9、热释电红外传感器：工作范郦皮长5〜10叫红外光，探测距离N5m。
10、光栅传感器：光栅衍射及光栅距测试、光栅莫尔条纹精密位移测试。
温度源：电加热器，温升W100C。
光源：12V安全电压，高亮度卤铸灯：各色髙亮度LED发光管。
慢速电机：控速电机及遮温叶片组成。
位移装置：位移范围25mm,精度lpm。
旋转电机：转速0-2400转/分。
传感器实验教案
传感器实验教案实验一开关式霍尔传感器测转速实验一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特触发器整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。
开关式霍尔传感器测转速的原理图如图所示：当被测圆盘上装有只磁性体时，圆盘每转一周，磁场变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。
三、实验仪器：传感器实验台四、实验步骤：1、根据图将霍尔转速传感器安转于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为23mm。
2、将主机箱中的转速调节电源024V旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（电压表量程切换开关打到于）：其它接线按图所是连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）：将频频转速表的开关按到转速档。
3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小12V范围内（电压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变直流电机电驱电压），观察电机转动及转速表的现实情况。
4、从2V开始记录，每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速稳定后读取数据）；画出电机的V1。
传光型光纤传感器位移量测是根据传送光纤的光场与受讯光纤交叉地方视景做决定。
当光纤探头与被测物体接触或零间隙时（d=0），则全部传输光量直接被反射至传输光纤。
没有提供光给接收端之光纤，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加时，接受端之光纤接受之光量也越多，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加到一定值时，接受端光纤全部被照明为止，此时也被称之为“光峰值”。
达到光峰值后，探针与被测物之距离继续增加时，将造成放射光扩散或超过接收端接收视野。
使得输出信号与量测距离成反比例关系。
如图26-2曲线所示，一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。
三、器件与单元：直流稳压电源、万用电表、Y型光纤传感器、测微头、反射面（抛光铁圆片）四、实验步骤：1、观察光纤结构，两根多模光纤组成Y型位移传感器，将两根光纤尾部端面（包括铁部）对准自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察半圆双D型结构。
传感器实验讲义1资料
一、CSY传感器实验仪简介实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。
传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子）、扩散硅压阻式传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，具体安装部位参看附录三。
备注：CSY系列传感器实验仪的传感器具体配置根据需方的合同安装。
显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V－±10V档位调节）、F／V数字显示表（可作为电压表和频率表）、动圈毫伏表（5mV-500mV）及调零、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。
实验主面板上传感器符号单元：所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激励线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。
处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。
CSY实验仪配上一台双线（双踪）通用示波器可做几十种实验。
教师也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。
二、主要技术参数、性能及说明<一>传感器安装台部分：双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器V O可做静态或动态测量。
应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。
传感器：1、差动变压器量程:≥5mm 直流电阻：5Ω－10Ω由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体.2量程:≥1mm1Ω－2Ω多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。
传感器实验课件
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：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=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元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是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。
单臂电桥输出电压U O14/εEK =。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、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应变式传感器已装于应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3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的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，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。
图1-1 应变式传感器安装示意图3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，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Rw 1，使数显表显示为零。
传感器实验讲义总
目录一、可燃性气体泄漏声光报警及浓度分析实验．．3二、声控定时器实验．．．．．．．．．．．．．6三、霍耳测速实验．．．．．．．．．．．．．．8四、光纤形变传感器．．．．．．．．．．．．.9五、光控测速实验．．．．．．．．．．．．．11六、光控制应用实例实例一：高灵敏度光控电路．．．．．．．13 实例二：激光探测报警器．．．．．．．．14七、温度传感器测量与控制实验．．．．．．．14附录：温控程序．．．．．．．．．．．．22前言现代科技迅速发展，新技术大量涌现。
传感技术正以潮水般地进入各个应用领域。
传感器及应用的学习是非常必要的。
针对我们电子工程学院开设的传感技术与应用课程，为理论与实践结合，深入认识传感技术理论、掌握传感器应用技术知识，培养学生实际动手能力，我们开设了传感技术应用实验。
传感技术应用实验电路经过了多年的实验，不断改进、更新，完善。
传感技术应用实验深受学生的欢迎和喜爱，基于这一基础我们编写了这本传感技术应用实验讲义。
在该书中，包括气体、声控、霍耳（磁敏）、光控、光纤和温度控制等实验。
我们分别介绍了几种传感器的实验原理，将实验的电路的结构、性能、工作原理、制作和调测方法都进行了详细的说明。
编写疏漏之处在所难免，望读者指正。
编者实验一可燃气体泄漏声光报警及浓度分析一.实验目的1. 认识半导体气敏传感器对可燃性气体敏感的特性。
2. 学会运用NE555 时基集成电路、LM331电压／频率变换器，实现气体的自动报警装置。
二. 使用仪器双踪电源、示波器、函数发生器、数字万用表三．实验原理(一) 可燃性气体泄漏，有可能造成人身中毒，也有可能发生爆炸事故。
因此，及时报警可防患于未然。
本次实验着力于声光报警，且通过对于气体浓度的测量了解气敏传感器的性能。
下面对于主要器件进行简略说明：1. QM-N5B 型气敏元件QM-N5B型半导体器件，是新型 "气—电" 传感器件。
适用于对可燃性气体的检测、检漏、监控等设备。
实验九 温度传感器设计性实验讲义
实验九温度传感器设计传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。
其中，敏感元件用于感知被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量；转换元件将敏感元件的输出量转换成电路参量；转换电路将上述电路参量转换成电学量进行输出。
物理学中的温度用以表征物体的冷热程度。
而温度在具体的计量时，一般需要通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。
温度传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。
在科技日新月异的今天，温度传感器的应用尤其广泛。
在工业方面，温度传感器可应用于各种对温度有要求的产业，如金属冶炼，用于控制加热熔炉的温度以及冷却金属；航天领域，用于检测顶流罩、航天服等的耐热及耐寒程度等。
在化学方面，关于对温度有严格要求的化学反应，需要高精度的温度传感器帮助控制反应过程中的特定温度。
在农业方面，温度传感器可以应用在温室培养的温度控制，对于农作物新品种开发及温室栽培起着重要作用。
在军事方面，可应用温度传感器对热源进行探测，起到侦查作用。
在医疗方面，温度传感器可用于体温探热器等探测体温的仪器。
【实验目的】1、了解Pt100铂电阻、Cu50铜电阻的温度特性及其测温原理。
2、学习运用不同的温度传感器设计测温电路。
【实验原理】热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和温度有关的参数进行检测的装置。
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
大多数热电阻在温度升高1℃时电阻值将增加0.4% ~ 0.6%。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在也逐渐采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2）电阻率高，热容量小，反应速度快；（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4）在测量范围内物理和化学性质稳定。
传感器的标定与校准讲义
绝对误差在理论上是指测量值x与被测量的真值xi之间的 差值，即
=xxi=xx0 (真值xi一般用相对真值x0代替） 绝对误差是可正可负的，而不是误差的绝对值；绝对误 差还有量纲，它的单位与被测量的单位相同。
12.1 测量误差基本概念
测量误差的分类：
●标准活塞压力计标定装置，如图14-7所示；压力标定 曲线如图14-8所示。
图14-7 活塞压力计标定压力示意图
图4-8 压力标定曲线
12.4 压力传感器的标定和校准
●杠杆式测力计标定装置，如图14-9所示，砝码重量与 压力的关系
W=pSb/a p=Wa/Sb
图14-9 杠杆式压力标定机示意图
12.4 压力传感器的标定和校准
静态标定—标定静态特性：灵敏度，线性度，
传感器的标定
精度…；
动态标定—动态特性参数（；n，）测试； 动态标定信号：阶跃信号或正弦信号。
传感器的标定与校准的目的:保正测量的准确、统一和法
制性。
12.1 测量误差基本概念
12.1.1 测量与测量误差
1.测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作” 就是测量中的比较过程——将被测参数与其相应的测量单 位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表 （简称仪表）。 检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双 重含义。工程参数检测就是用专门的技术工具（仪表）， 依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。一个完整 检测过程应包括：
12.3 传感器的动态特性标定
二、二阶传感器的动态标定
确定传感器的阻尼比和固有频率 n 。 欠阻尼二阶传感器的阶跃响应（如图14-3）
y(t) k 1
传感器实验讲义
感器实验讲江西师范大学物理与通信电子学院2007-3-5目录第一章产品说明第二章实验指导一、金属箔式应变片性能—单臂电桥二、金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较三、相敏检波器实验四、交流全桥的应用—电子秤五、差动变压器（互感式）的性能六、电涡流传感器的静态标定七、电涡流传感器的应用—振幅测量八、霍尔式传感器的直流激励特性九、霍尔传感器的应用—电子秤十、压电传感器的动态响应实验十一、光纤位移传感器静态实验十二、光电开关的转速测量实验第一章产品说明一、CSY传感器实验仪简介（CSY-910、910A、998A、998A+、998B、998B+等六种型号）46X3o26I759n4R。
实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。
传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线① 3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感的可动芯子）、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒，具体安装部位参看附录三。
QG6buw。
r25s9TI。
显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（土2V - ± 10V分5档调节）、F/V数字显示表（可作为电压表和频率表）、（5mV-500mV、音频振荡器、低频振荡器、± 15V不可调稳压电源。
CV8tjzo。
NoTx93P实验主面板上传感器符号单元：所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激振线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。
传感器实验讲义(新大纲)
传感器原理与应用实验讲义南阳师范学院物理与电子工程学院目录实验一金属箔式应变片性能一一单臂电桥 (2)实验二金属箔式应变片温度效应及补偿 (5)实验三差动变压器（互感式）的性能 (7)实验四电涡流式传感器的静态标定 (9)实验五差动变面积式电容传感器的静态及动态特性 (11)实验六磁电式传感器的性能 (13)实验七霍尔传感器的直流激励特性 (15)实验八压电式传感器的动态响应实验 (17)实验九热电偶原理及分度表的应用 (19)实验十光纤位移传感器静态实验 (22)附录一电路原理图 (24)附录二传感器安装示意图 (29)附录三《微机数据采集系统软件》使用说明 (31)实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥实验目的： 了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
实验原理： 本实验说明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。
乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R l 、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化R率分别为 冬/ R 1、A R 2/ R 2、A R 3/ R 3、44/ R 4,当使用一个应变片时， 刀R -R度依次增大。
变片、F/V 表、主、畐U 电源。
旋钮初始位置:实验步骤:1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下两片梁的外表面各贴两片受力应变片和一片补偿应 变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。
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 F/V 表的输入插口 V i 相连；开启主、副电源；调节差动放大器电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。
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请勿带走！！！传感器系列实验讲义中国科学技术大学物理实验教学中心2015-09目录实验一电阻应变片传感器DIY电子秤 ................................................................... 实验二DIY温度控制系统&测记忆合金的恢复温度 ............................................. 实验三压力传感器..................................................................................................... 实验四气敏传感器..................................................................................................... 实验五热释电传感器.................................................................................................实验要求目前传感器实验有5个系列实验（见下表），共30套设备，实验时要求每人操作一套设备。
实验课的基本任务是每人至少要完成2个实验，其中标“★”号是要求必做的实验，可以完成多于2个实验。
为了确保实验课程的顺利运行，超过16:30或者21:30后，原则上不安排基本任务之外的实验。
实验一电阻应变片传感器DIY电子秤实验目的1、了解电阻应变片的组成、结构2、了解直流电桥的应用3、DIY电子秤称重的原理实验仪器直流电源悬臂梁（已贴应变片）电子秤底座（已焊好接线柱）托盘1个1000 Ω电阻3个C形砝码6个待测物1个香蕉插头6个螺丝刀1把导线2根万用表1台（公用）实验原理1、电阻应变式传感器的结构右图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。
2、电阻应变式传感器的原理金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面，悬臂梁远端加砝码使它弯曲，有的表面受到拉伸，有的表面受到压缩。
所以受到拉伸的电阻阻值变大，受到压缩电阻阻值变小。
分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂、半桥或全桥），以电压表为平衡检测器。
未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。
随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。
做M-U图，是线性关系。
对应三种情况，分别求出电桥灵敏度（单位质量变化引起电压的变化ΔU/ΔM）。
实验中采用如下图的电桥电路，电源电压为E，桥臂电阻均取1000.0Ω，悬臂梁未受力时应变片阻值R=1000.0Ω。
根据伏安关系可求得桥电压U与应变片电阻R之间近似满足以下关系：42E R E R RU U U E RR R∆∆∆=⋅=⋅=⋅实验内容1、 自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、 利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、 依次增加砝码，测量单臂电桥的M~U 定标曲线。
有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。
提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、 测量待测物体的质量。
5、 分别连接半桥、全桥电路，重复1~3步。
6、 比较三种电路的灵敏度。
7、 实验总结实验二DIY温度控制系统&测量记忆合金的恢复温度实验目的1、了解Cu50测温度的原理2、DIY一个实用的温度控制系统3、测量记忆合金的恢复相变温度实验仪器智能温控仪温度传感器固态继电器电热炉烧杯记忆合金弹簧镊子直尺螺丝刀导线实验原理本实验首先用温度传感器Cu50或Pt100、智能温控仪、固态继电器、电热炉等元件搭建一套实用的温度控制系统，再利用该系统测量记忆合金的恢复温度。
温度控制系统的原理图如下图所示1、温控仪温控仪是调控一体化智能温度控制仪表，它采用了全数字化集成设计，具有温度曲线可编程或定点恒温控制、PID调节、开关量输出、报警、实时数据查询、与计算机通讯等功能。
通过温度传感器对待测温度自动进行采样、即时监控，当环境温度高于控制设定值（SV）时控制电路启动，可以设置控制回差。
如温度还在升，当升到设定的超限报警温度点时，启动超限报警功能。
2、PID调节现代的自动控制技术基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
3、温度传感器Cu50Cu50是铜热电阻，在一定温度范围内，其阻值会随着温度的变化而线性改变。
Cu后的50即表示它在0℃时阻值为50欧姆（类推Pt100）。
铜热电阻的线性较好、价格低、电阻率低，因而体积较大，热响应较慢，常用于-50~150℃范围的温度测量，其分度表见表1。
表1、Cu50热电阻分度表4、固态继电器固态继电器（SSR）是具有隔离功能的无触点电子开关，用隔离器件实现控制端与负载端的隔离。
SSR 的输入端用微小的控制信号，实现驱动大电流负载的目的。
在开关过程中无机械接触部件，因此SSR 除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，输入功率小，灵敏等许多优点。
目前已广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、电炉加温控制、电机控制、数控、遥控、工业自动化等领域。
5、记忆合金记忆合金是一种原子排列很有规则马氏体相变合金。
这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。
由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。
此外，记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点，因此应用十分广泛。
实验内容1、按照温度控制系统示意图连接线路。
警示：为避免触电，严禁移除贴在智能温控仪和固态继电器上的密封胶带！2、向烧杯内倒入约2 cm深的自来水。
警示：请檫干烧杯底部水滴。
为避免烫伤，严禁用手触摸电热炉的金属部分！3、将温度传感器浸入水中，接通电源。
4、设置智能温控仪的SV=50 ℃，电热炉的档位设置在2档与3档之间，此时，应能看到电热炉开关旁边的加热灯闪烁。
警示：请爱惜实验仪器，防止电热炉烫伤导线外皮！5、将记忆合金拉伸到6 cm左右，放入烧杯中。
6、记录弹簧长度L与水温T之间的关系曲线，确定记忆合金的恢复温度。
提示：若经过20分钟加热，实测温度(PV)始终不能达到SV=50 ℃，可将电热炉档位升至3档位置。
7、实验总结实验三 压力传感器实验目的1、了解压阻式压力传感器的组成、结构2、了解压阻式压力传感器测量气压的原理3、DIY 压力传感器控制感应灯和报警器 实验仪器MPX5100压力传感器电磁继电器 二极管三极管发光二极管 蜂鸣器直流稳压电源 导线实验原理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（见加速度计）。
1、MPX5100压阻式压力传感器2、电磁继电器A B CDEFK①模拟信号输出②接地 ③接5V 直流电源正极④负压端口⑤正压端口继电器Ａ、B端等势，C、D端间为螺线管，E为长闭端，F为长开端。
C、D端接入控制继电器开关的电路，A（或B）、F端接入被继电器控制的电路。
当C、D端无电流经过时，继电器内螺线管中也无电流，其内开关K与E相接，A（或B）、F间为断路。
当C、D端有足够大的电流经过时，继电器中螺线管产生的磁场使开关K断开E而接通F，A（或B）、F间便可接通。
3、二极管二极管具有单向导通性，起关闭开关后给继电器放电作用。
4、三极管三极管有Ｅ、B、C三个极，接法如图所示CBE三极管实物及电路图本实验中，三极管起开关作用，B、E间电压小于约0.6V时，三极管E、C间为断路，B、E间电压大于约0.6V时，三极管E、C间接通。
实验内容：一、传感器压力与电压的标定（P-U）实验电路图1) 将气压传感器正压端口与气管相连，并将气管与血压计球相连（如图所示）。
2) 真空压力表示数为0时记录下电压表示数，然后用血压计球慢慢向瓶内充气，真空压力表示数每增加0.01MPa时，记录电压表示数，达到最大压力（小于0.1MPa）。
3) 再用血压计球慢慢向瓶外放气，真空压力表示数每减0.01MPa，记录下此时电压表示数，直至真空压力表示数为0。
4) 将充放气两次同一气压对应电压表示数取平均值，作为测量值，绘出电压表示数U与瓶内气压P关系图，并作出拟合直线。
二、压力感应灯和报警电路1) 将气压传感器正压端口与气管相连，并将气管与血压计球相连。
2) 按照下图连接电路，检查无误后接通电源。
压力感应灯和报警电路3) 用血压计球对湿化瓶充气，使蜂鸣器报警，发光二极管发光。
注意事项1）实验时切勿摔碰真空压力表头，以防表头漏气2）直流电源应控制在5V左右，不能过大，以免烧坏传感器、三极管及发光二极管。
3）瓶内气压应控制在0.1MPa以下，不应过大，以免破坏传感器。
实验四气敏传感器实验目的1、了解半导体传感器的组成、结构2、了解半导体传感器测量气体的原理3、DIY气敏传感器控制感应灯和报警器实验仪器MQ-3气敏传感器电磁继电器二极管三极管发光二极管蜂鸣器直流稳压电源导线实验原理气敏传感器是指能够采集气体的某些信息（如：浓度、种类）并把采集到的信息转化为人们更易别的信号（如电信号、声信号、光信号、数字信号等）的元件或装置。
气体传感器可分为物理类气体传感器和化学类气体传感器，其中物理类气体传感器包括热电传感器、压电传感器等，而化学类气体传感器包括半导体气敏传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器等。
目前化学类气体传感器中使用最多是半导体气敏传感器。
由于它具有灵敏度高、响应时间长、恢复时间短、使用寿命长、成本低等特点，广泛应用于防灾报警，如可制成液化石油气、天燃气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器；也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对O2、CO2等气体的测量；生活中则可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。
1、MQ-3气敏传感器，对乙醇十分敏感。
MQ-3气敏探头MQ-3传感器模块电路图本实验中，只需用正极、负极和A O输出三个引脚，即将电源的正负极接在正负极两个引脚上，用A O 输出引脚进行模拟信号输出。
2、电磁继电器继电器Ａ、B 端等势，C 、D 端间为螺线管，E 为长闭端，F 为长开端。