北航传感器技术与测试系统实验二——温度传感器测量原理实验
北航传感器原理2
航天服
本课程的重要性（示例）
“广义信息获取”原则
第1讲：绪 论
1.1 课程简要介绍 1.2 课程的教学方法与方式 1.3 课程的设置背景(重要性)
1.4 课程的主要内容
1.5 课程教学的基本要求
1.6 课程的考核
1.4 课程的主要内容
传感器的定义与理解
从三个方面来理解与把握：
1. 作用——测量，应用传感器的目的；
谢 谢！
先进传感应用实例1：
物理型传感器：火山、地震监测
60万年、3次，现64万年
先进传感应用实例1：
物理型传感器：火山、地震监测
SF1600S Features:
Best in class noise level of 300 ngrms/√Hz Dynamic range of 117 dB (100Hz BW) DC to 1500 Hz frequency response ± 3g full scale Analog servo accelerometer SeWikipedia)
A sensor (also called detector) is a converter that measures a physical quantity and converts it into a signal which can be read by an observer or by an (today mostly electronic) instrument.
课程回顾4：
2. 根据定义，那些是传感器?
未来战士
高灵敏传感器
生化感测器（血压、心率、体温） 智能织品（化学防护、感知环境）
盔甲：感知周围环境颜色
数码调色可控变色迷彩服（Multicam）
温度传感器实验
温度传感器实验一、实验原理：温度传感器在各个领域运用极为广泛，其中热电偶、热敏电阻（包括金属和半导体热敏电阻）和集成电路温度传感器尤为突出。
热电偶应用金属的热电效应将温度变化直接转换为电压,用的有K型、J型和B型等，表征热电偶的参数是分度号。
金属材料的电阻率随温度的升降而升降,选用一些电阻温度系数较大且比较稳定的金属如铂、铜、镍等可制成金属热敏电阻。
半导体PN结对温度变化十分敏感，PN结的电流与端电压随温度变化呈线性关系，集成电路温度传感器利用半导体PN结的温度特性制成，其温度检测的依据是PN结正向电压和温度的关系，即当集成电路中晶体管的集电极偏置电流Ic为常数时，基极与发射极之间的电压与温度近似为线性关系。
集成电路温度传感器又分为电压输出型和电流输出型，即输出电压（电流）随温度变化呈线性关系，电压输出型一般以0 ℃为零点,温度系数为10mV/℃；电流输出型一般以0°K为零点,温度系数1μA/K，更适合长距离测量。
本实验旨在通过热电偶、金属热敏电阻和集成电路温度传感器的相关实验，认识、了解其特性及使用方法。
二、实验材料：K型热电偶、Pt100铂热电阻、AD590、OP77运放、LM35、TL431、LM324、温度计、小电炉、烧杯，三、实验内容：（一）热电偶实验将热电偶热端置于0—100℃的环境中，通过K 型热电偶的温度／电压转换电路，观察放大器输出端的电平变化，学会热电偶及分度表的使用。
图1-1是K 型热电偶的温度／电压转换电路，图中由热电偶、放大电路等构成，热电偶的输出电压极小，每1℃约为40 μV ，因此运算放大器要采用高灵敏度器件，本电路中采用OP77运算放大器接成同相放大电路形式。
K 型热电偶的100 ℃的感应电动势为4.095mV ，为观察方便，运算放大器增益Av 设为Av =1000倍。
此外电路还有由温度传感器集成电路LM35D构成的冷端温度补偿电路。
该集成电路的输出为10mV ／℃，通过电阻分压，在 端可以产生40.44μV*t(t为环境温度)热电偶热电动势的电压。
最新大学物理实验-温度传感器实验报告
最新大学物理实验-温度传感器实验报告实验目的：1. 了解温度传感器的工作原理及其在物理实验中的应用。
2. 掌握不同类型温度传感器的特性和使用方法。
3. 通过实验测定不同环境下的温度变化，并学会分析实验数据。
实验仪器：1. 数字万用表2. K型热电偶3. PT100温度传感器4. 恒温水槽5. 冰盐混合物6. 热水浴7. 标准温度计（作为参考）实验原理：温度传感器是将温度变化转换为电信号的设备。
本实验主要使用了两种类型的温度传感器：热电偶和PT100。
热电偶是基于塞贝克效应工作的，即当两种不同金属或合金连接在一起形成回路，且两个接点处于不同温度时，就会产生电动势，从而测量温度。
PT100是基于电阻随温度变化的原理，其电阻值与温度之间有确定的关系，通过测量电阻值即可得到温度。
实验步骤：1. 准备实验仪器，确保所有设备处于良好工作状态。
2. 使用数字万用表配置K型热电偶，校准设备。
3. 将PT100温度传感器与数字万用表连接，进行校准。
4. 制备冰盐混合物，建立低温环境。
5. 将热电偶和PT100分别浸入冰盐混合物中，记录并比较两种传感器的读数与标准温度计的读数。
6. 准备热水浴，建立高温环境。
7. 重复步骤5，将传感器浸入热水浴中，记录并比较读数。
8. 分析不同温度下两种传感器的精度和稳定性。
9. 根据实验数据，绘制温度-电阻/温度-电动势的图表。
实验数据与分析：（此处填写实验中收集的数据表格和图表，并对数据进行分析，比如不同温度区间的线性关系，传感器的响应时间，精度对比等。
）实验结论：通过本次实验，我们了解了不同类型温度传感器的工作原理和特性。
通过实际操作和数据比较，我们发现K型热电偶在高温区域的测量效果较好，而PT100在低温区域更为精确。
同时，我们也认识到了温度传感器在实际应用中的局限性和需要注意的误差来源。
通过本次实验，我们增强了对温度测量技术的理解，并为未来的物理实验和研究打下了坚实的基础。
传感器技术实验报告
1. 了解传感器的基本原理、结构及其应用。
2. 掌握传感器的测试方法及数据分析。
3. 熟悉常用传感器的工作原理及性能特点。
4. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理传感器是一种能够感受被测非电量并将其转换为电信号的装置。
本实验主要涉及以下传感器：1. 温度传感器：利用温度变化引起电阻或电压变化的原理，将温度信号转换为电信号。
2. 压力传感器：利用弹性元件的形变引起电阻或电压变化的原理，将压力信号转换为电信号。
3. 光电传感器：利用光电效应将光信号转换为电信号。
三、实验设备与器材1. 温度传感器2. 压力传感器3. 光电传感器4. 温度计5. 压力计6. 光强计7. 数据采集器8. 示波器9. 电路板10. 连接线1. 温度传感器测试（1）将温度传感器连接到数据采集器上。
（2）调整温度计，使其与温度传感器处于同一温度环境中。
（3）启动数据采集器，记录温度传感器输出电压随温度变化的数据。
（4）分析数据，绘制温度-电压曲线。
2. 压力传感器测试（1）将压力传感器连接到数据采集器上。
（2）调整压力计，使其与压力传感器处于同一压力环境中。
（3）启动数据采集器，记录压力传感器输出电压随压力变化的数据。
（4）分析数据，绘制压力-电压曲线。
3. 光电传感器测试（1）将光电传感器连接到数据采集器上。
（2）调整光强计，使其与光电传感器处于同一光照环境中。
（3）启动数据采集器，记录光电传感器输出电压随光强变化的数据。
（4）分析数据，绘制光强-电压曲线。
五、实验结果与分析1. 温度传感器测试结果：根据实验数据，绘制温度-电压曲线。
从曲线可以看出，温度传感器输出电压与温度呈线性关系，验证了传感器的基本原理。
2. 压力传感器测试结果：根据实验数据，绘制压力-电压曲线。
从曲线可以看出，压力传感器输出电压与压力呈线性关系，验证了传感器的基本原理。
3. 光电传感器测试结果：根据实验数据，绘制光强-电压曲线。
从曲线可以看出，光电传感器输出电压与光强呈线性关系，验证了传感器的基本原理。
北航计算机控制系统实验报告
北航计算机控制系统实验报告一、实验目的通过本实验，旨在加深对计算机控制系统的理解，熟悉计算机控制系统的基本组成和原理，并能够运用所学知识进行实际的控制系统设计与调试。
二、实验原理计算机控制系统是一种通过计算机对实际物体或过程进行控制的系统。
其基本组成包括传感器、执行机构、人机界面、控制算法和控制器等。
传感器负责将物理量转换成电信号，输入给计算机；执行机构根据计算机的控制信号完成相应的动作；人机界面提供了与计算机进行交互的方式；控制算法基于传感器采集到的信息和用户的输入，计算出执行机构所需的控制信号；控制器根据控制算法输出的控制信号与执行机构进行交互。
三、实验内容本实验的主要内容为设计一个自动化温控系统。
系统包括一个温度传感器、一个加热器和一个温度控制器。
温度传感器负责采集环境温度，并将其转换成模拟电信号输入给温度控制器；加热器根据温度控制器输出的控制信号控制加热功率，从而调节环境温度；温度控制器根据温度传感器采集到的温度信号和用户设定的目标温度，计算出加热功率控制信号。
四、实验步骤1.连接硬件设备将温度传感器的输出接口与温度控制器的输入接口相连；将温度控制器的输出接口与加热器的输入接口相连。
2.设计控制算法根据用户设定的目标温度和实际温度，设计一个控制算法，计算出加热功率控制信号。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
3.编写控制程序使用编程语言编写一个控制程序，根据控制算法计算出的控制信号，通过温度控制器的输出接口发送给加热器。
4.调试控制系统运行控制程序，观察温度控制系统的运行情况。
根据实际温度与目标温度的偏差调整控制算法的参数，使系统达到较好的控制效果。
五、实验结果分析运行实验过程中，通过观察实际温度与目标温度的偏差，可以评估系统的控制效果。
根据实际情况，调整控制算法的参数，使系统的响应速度更快、稳定性更好。
六、实验总结通过本实验，我对计算机控制系统的基本原理和组成有了更深入的理解，掌握了控制系统的设计与调试方法，并在实践中提高了解决实际问题的能力。
温度传感器实验报告
温度传感器实验报告温度传感器实验报告引言：温度传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
本实验旨在通过对温度传感器的实际应用和实验验证，探索其原理和性能。
一、温度传感器的原理温度传感器是一种能够感知周围环境温度并将其转换为电信号的器件。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。
热电偶是利用两种不同金属的导线通过热电效应产生的电势差来测量温度的传感器。
当两种导线的接触点温度不同，就会产生一个电势差，通过测量这个电势差可以得到温度值。
热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的传感器。
常见的热敏电阻有铂电阻和镍电阻等。
当温度升高时，电阻值会增加；反之，温度降低时，电阻值会减小。
半导体温度传感器是一种基于半导体材料电阻随温度变化的原理进行温度测量的传感器。
半导体材料的电阻值与温度呈线性关系，通过测量电阻值的变化可以得到温度值。
二、实验目的本实验旨在通过实际操作和数据记录，验证温度传感器的性能和准确度，并了解不同类型温度传感器的特点和适用范围。
三、实验材料和方法材料：温度传感器、温度计、数字万用表、电源、导线等。
方法：1. 将温度传感器连接到电源和数字万用表上，确保电路连接正确。
2. 使用温度计测量环境温度，并记录下来作为参考值。
3. 打开电源，观察数字万用表上的温度显示，并记录下来。
4. 在不同温度下重复步骤3，记录不同温度下的温度传感器输出值。
四、实验结果与分析通过实验记录的数据，我们可以得到不同温度下温度传感器的输出值。
将这些数据绘制成图表，可以清晰地观察到温度传感器的响应特性和准确度。
根据实验结果，我们可以发现温度传感器的输出值与实际温度存在一定的误差。
这是由于温度传感器本身的精度和环境条件等因素所导致的。
在实际应用中，我们可以通过校准和修正来提高温度传感器的准确度。
此外，不同类型的温度传感器在不同温度范围内具有不同的优势和适用性。
热电偶适用于高温环境的测量，而半导体温度传感器则更适合于低温环境的测量。
传感器_实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握传感器的基本工作原理。
2. 学习不同类型传感器的应用及其特性。
3. 通过实验验证传感器在实际测量中的应用效果。
二、实验原理传感器是将非电物理量（如温度、压力、位移等）转换为电信号的装置。
实验中，我们将使用以下几种传感器进行实验：1. 温度传感器：将温度转换为电信号。
2. 压力传感器：将压力转换为电信号。
3. 位移传感器：将位移转换为电信号。
三、实验器材1. 温度传感器：热敏电阻、热电偶等。
2. 压力传感器：压力变送器、压力传感器等。
3. 位移传感器：电涡流位移传感器、磁电式位移传感器等。
4. 测量电路：放大器、滤波器、A/D转换器等。
5. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 温度传感器实验（1）将热敏电阻或热电偶安装在实验装置上，并连接到测量电路。
（2）使用计算机及数据采集软件采集温度变化时的电信号。
（3）分析采集到的数据，验证温度传感器的工作原理。
2. 压力传感器实验（1）将压力传感器安装在实验装置上，并连接到测量电路。
（2）施加不同压力，采集压力变化时的电信号。
（3）分析采集到的数据，验证压力传感器的工作原理。
3. 位移传感器实验（1）将位移传感器安装在实验装置上，并连接到测量电路。
（2）移动实验装置，采集位移变化时的电信号。
（3）分析采集到的数据，验证位移传感器的工作原理。
五、实验结果与分析1. 温度传感器实验结果通过实验，我们发现温度变化时，热敏电阻或热电偶的电阻值或电动势发生变化，与温度呈线性关系。
这验证了温度传感器的工作原理。
2. 压力传感器实验结果实验结果表明，压力变化时，压力传感器的输出电压与压力呈线性关系。
这验证了压力传感器的工作原理。
3. 位移传感器实验结果实验结果表明，位移变化时，位移传感器的输出电压与位移呈线性关系。
这验证了位移传感器的工作原理。
六、实验结论通过本次实验，我们掌握了传感器的基本工作原理，并学会了不同类型传感器的应用及其特性。
温度传感器原理与检测方法
温度传感器原理与检测方法我折腾了好久温度传感器的原理与检测方法，总算找到点门道。
咱先说说温度传感器的原理吧。
我一开始就知道温度传感器是用来测温度的，但它到底咋测的呢？我就开始找资料。
嘿，我发现有些温度传感器是利用热胀冷缩的原理。
我这么理解的哈，就像咱们冬天水管子冻裂一样，温度一变，东西的体积就变了，这就能反映出温度。
我还研究过那种基于热电效应的温度传感器，我就试着想象电流跟温度手拉手，只要温度一变，那电流也就跟着变，就好像两个人说好一起动似的，这个电流或者电压的变化就能让我们知道温度是多少。
不过这个理解可能不是特别准确，但大概就这么个意思。
再来说说检测方法吧。
我试过好几种。
最开始我用的那个方法啊，根本就不对路。
我就拿着温度传感器直接往要测的东西上一放，也不管周围环境。
结果测出来的数据根本不准，我后来才知道，环境温度对测量影响特别大。
这就好比你在大太阳下量身高和在阴凉里量身高，那得有误差啊。
后来我就学乖了。
要是检测一个物体的表面温度，我就先保证周围环境温度相对稳定，把温度传感器紧紧地贴在物体表面，得压实了，就像给伤口贴创可贴似的，贴得严严实实的，这样才能准确测量。
要是测量液体温度，那就更麻烦了。
我试过一下子就把传感器扎进去，发现数据跳来跳去的。
仔细想了想，应该是没让传感器适应液体的温度。
后来再试的时候，我就慢慢地把传感器放进去，先让它在液体里待一会儿，就像把脚慢慢伸进水里试试水温一样，等数据稳定了再读数。
还有一个不确定的地方，就是对于那些精度要求特别高的测量，我知道应该有一些校准的方法，但具体怎么操作，我还没完全掌握。
我是试着按照说明书上的一些基本步骤做过校准，但总是感觉差点意思。
可能得多做几遍，多做些记录才能完全掌握。
还有呢，选温度传感器的时候也很重要。
不同的测量环境和要求得选不同的传感器。
我之前有次选错了，那测量结果简直没法看。
我想着测量个小范围的常温物体，就随便拿了个传感器，结果它测量的范围和精度根本就不适合，就像给小孩子穿大人衣服，不合适啊。
温度传感器实验报告
温度传感器实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过使用温度传感器，对不同温度下的电压信号进行测量和分析，从而掌握温度传感器的工作原理和特性，提高实验操作和数据处理能力。
二、实验仪器与设备。
1. Arduino开发板。
2. LM35温度传感器。
3. 连接线。
4. 电脑。
5. 串口数据线。
三、实验原理。
LM35是一种精密温度传感器，其输出电压与摄氏温度成线性关系。
在本实验中，我们将使用LM35温度传感器测量不同温度下的输出电压，并通过Arduino开发板将数据传输至电脑进行分析处理。
四、实验步骤。
1. 将LM35温度传感器与Arduino开发板连接，将传感器的输出端（中间脚）连接到Arduino的模拟输入引脚A0，将传感器的VCC端连接到Arduino的5V电源引脚，将传感器的地端连接到Arduino的地引脚。
2. 编写Arduino程序，通过模拟输入引脚A0读取LM35传感器的输出电压，并将其转换为摄氏温度值。
3. 将Arduino开发板通过串口数据线与电脑连接，将温度数据传输至电脑端。
4. 在电脑上使用串口通讯软件监测并记录温度数据。
5. 将LM35传感器分别置于不同温度环境下（如冰水混合物、常温水、温水等），记录并分析传感器输出的电压和对应的温度数值。
五、实验数据与分析。
通过实验测得的数据，我们可以绘制出LM35温度传感器的电压输出与温度之间的线性关系图。
通过分析图表数据，可以得出传感器的灵敏度、稳定性和线性度等特性参数。
六、实验结论。
通过本次实验，我们深入了解了LM35温度传感器的工作原理和特性，掌握了使用Arduino开发板对传感器输出进行数据采集和分析的方法。
同时，我们也了解到了温度传感器在不同温度环境下的表现，为今后的工程应用提供了重要参考。
七、实验总结。
温度传感器是一种常用的传感器元件，具有广泛的应用前景。
通过本次实验，我们不仅学会了对温度传感器进行实验操作，还掌握了数据采集和分析的方法，为今后的实验和工程应用打下了坚实的基础。
温度传感器的原理和应用实验
温度传感器的原理和应用实验1. 温度传感器的原理介绍温度传感器是一种用于测量环境、物体或者系统温度的装置。
它们通常基于各种物理原理来实现温度的测量，包括热电效应、电阻变化、热敏电阻、半导体特性等。
常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻、半导体传感器等。
•热电偶传感器：热电偶传感器利用热电效应来测量温度。
它由两种不同金属（通常是铜和铳）焊接在一起构成，当两个焊点处于不同温度时会产生一个热电动势，根据热电动势的大小可以计算出温度值。
•热敏电阻传感器：热敏电阻传感器是一种根据电阻值的变化来测量温度的传感器。
它的电阻随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化可以得出温度值。
•半导体传感器：半导体传感器是一种基于半导体材料的电阻特性来测量温度的传感器。
常见的半导体传感器有热敏电阻传感器和热敏电容传感器。
2. 温度传感器的应用实验2.1 实验材料准备•一个温度传感器（可以选择热电偶或热敏电阻传感器）•一个数字温度计或模拟温度计•恒温水槽或恒温实验箱•温度标准器（可选，用于校准温度传感器）2.2 实验步骤1.将温度传感器连接到数字温度计或模拟温度计上。
2.准备一个恒温水槽或恒温实验箱，并将温度传感器放入其中。
3.将恒温水槽或恒温实验箱的温度调节到一个已知的温度值，例如25℃。
4.使用数字温度计或模拟温度计测量温度传感器的输出值，并记录下来。
5.重复步骤3和步骤4，每次改变恒温水槽或恒温实验箱的温度，记录下对应的温度传感器输出值。
6.根据测量得到的数据，可以绘制温度传感器的输入输出特性曲线。
可以使用Excel等工具进行数据分析和图表绘制。
2.3 实验结果分析通过实验可以得到温度传感器的输入输出特性曲线，可以根据这些数据来判断传感器的精确度和稳定性。
•精确度：通过与标准温度计的比较，可以评估传感器的精确度。
如果测量结果与标准值接近，则传感器具有较高的精确度。
•稳定性：通过多次测量同一温度下的输出值，如果这些值相对稳定，则传感器具有较好的稳定性。
传感器基本实验实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解传感器的基本工作原理和特性。
2. 掌握传感器的基本测试方法。
3. 学会使用常用传感器进行数据采集和信号处理。
4. 分析实验数据，加深对传感器应用的理解。
二、实验设备与器材1. 传感器实验平台2. 数据采集卡3. 示波器4. 信号发生器5. 电源6. 传感器（如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等）7. 连接线、插头等辅助器材三、实验内容1. 传感器基本原理学习- 了解传感器的基本概念、分类、工作原理和特性。
- 学习不同类型传感器的应用场景。
2. 传感器测试方法- 学习传感器的基本测试方法，如静态测试、动态测试、线性度测试等。
- 熟悉使用示波器、信号发生器等仪器进行传感器测试。
3. 传感器应用实验- 以温度传感器为例，进行温度测量实验。
- 以压力传感器为例，进行压力测量实验。
- 以光敏传感器为例，进行光照强度测量实验。
4. 数据分析与处理- 对实验数据进行采集、处理和分析。
- 利用软件进行数据拟合、误差分析等。
四、实验步骤1. 准备实验- 熟悉实验平台和设备，了解传感器的基本特性。
- 检查实验设备是否完好，连接线是否正确。
2. 传感器测试- 根据实验要求，选择合适的传感器。
- 连接传感器、数据采集卡、示波器等设备。
- 设置信号发生器的参数，如频率、幅度等。
- 进行传感器静态测试和动态测试。
3. 数据采集与处理- 利用数据采集卡采集传感器信号。
- 使用示波器观察信号波形。
- 对采集到的数据进行处理和分析。
4. 实验结果与分析- 将实验结果与理论值进行比较，分析误差原因。
- 总结实验经验，提出改进建议。
五、实验结果与分析1. 温度传感器实验- 测试温度范围：0℃～100℃- 测试精度：±0.5℃- 实验数据与理论值吻合较好，说明温度传感器具有良好的线性度和稳定性。
2. 压力传感器实验- 测试压力范围：0～10MPa- 测试精度：±0.1MPa- 实验数据与理论值吻合较好，说明压力传感器具有良好的线性度和稳定性。
实验传感器的原理及应用
实验传感器的原理及应用1. 传感器的定义和分类传感器是一种能够将非电量转换成电量的装置，它可以感受到某一特定环境参数的变化，并将这个变化转化为电信号输出，用于测量和控制。
传感器广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
根据测量的参数不同，传感器可以分为多种不同的类型，如：1.温度传感器：用来测量物体或环境的温度，常见的有热敏电阻、热电偶等；2.压力传感器：用来测量介质的压力，常见的有电阻式、电容式、振荡式等；3.湿度传感器：用来测量物体或环境的湿度，常见的有电容式、电阻式等；4.光敏传感器：用来测量光的强度或辐射等，常见的有光敏电阻、光敏二极管等；5.气体传感器：用来检测和测量气体的成分和浓度，常见的有氧气传感器、二氧化碳传感器等。
2. 传感器的工作原理不同类型的传感器有不同的工作原理，下面以温度传感器为例，介绍传感器的工作原理。
温度传感器常用的工作原理是热敏式。
热敏电阻是一种电阻随温度变化而变化的元件，其工作原理基于材料的热敏效应。
当温度升高时，热敏电阻的电阻值减小，反之则增大。
通过测量热敏电阻的电阻值变化，可以得到温度的变化情况。
3. 传感器的应用领域传感器在日常生活和工业中有着广泛的应用，以下列举几个典型的应用领域：3.1 工业自动化在工业生产中，传感器被广泛应用于工业自动化系统中，实现对生产过程的监测和控制。
比如温度传感器用于测量设备或工件的温度，压力传感器用于测量液体或气体的压力，光敏传感器用于检测光线的强弱等。
传感器的应用能够提高生产效率、降低能耗和减少人工操作。
3.2 环境监测传感器在环境监测领域也有着重要的应用。
比如气体传感器可以检测空气中的有害气体浓度，湿度传感器可以测量环境湿度，光敏传感器可以检测光照强度等。
通过传感器的应用，可以实时监测环境参数，为环境保护和危险预警提供数据支撑。
3.3 医疗设备传感器在医疗设备中发挥着重要的作用。
比如体温计使用温度传感器测量体温，心电图机使用心电传感器监测心电信号，血氧仪使用光敏传感器测量血氧饱和度等。
北航传感器技术与测试系统实验一——信号的时域分析及处理
北京航空航天大学传感器技术与测试系统实验报告学院专业方向班级学号学生姓名指导教师目录一、实验内容 (2)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (2)1.利用labview软件进行信号分析和处理 (2)2.利用labview软件进行信号的输出和采样 (2)3.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)二、实验预期 (3)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)4.利用labview软件进行信号分析和处理 (3)5.利用labview软件进行信号的输出和采样 (3)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)三、实现方法 (3)6.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)7.利用labview软件进行信号分析和处理 (4)8.利用labview软件进行信号的输出和采样 (4)9.利用labview软件完成动态称重仿真 (6)四、实验数据及问题分析 (7)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (7)10.利用labview软件进行信号分析和处理 (12)11.利用labview软件进行信号的输出和采样 (14)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (14)五、实验总结 (16)六、分工 (16)实验一信号的时域分析及处理一、实验内容1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析；（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形的特征（幅值、频率）；（2）在matlab中产生随进噪声信号；（3）对产生信号进行Fourier变换，从频率域分析信号的特征，并说明方波和锯齿波信号的信号带宽；（4）产生复合信号a）产生由3个不同频率幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；b）产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；c）产生正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征；（5）对（4）中的3中复合信号进行FFT计算，从图形上判断信号的特征；（6）应用不同窗函数对（4）中信号进行采样，其中包括矩形窗、Hamming窗、Hanning窗。
北航信号
（5）卸压后，重复（3）并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正行程零点。
（6）按0.05Mpa的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。
将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。
（5）PN结温敏二极管
半导体PN结具有良好的温度线性，根据PN结特性表达公式可知，当可知,当一个PN结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN结正向压降就下降2mv，利用PN结的这一特性可以测得温度的变化。
3.020
3.019
3.023
0.35
3.357
3.359
3.362
0.40
3.683
3.688
3.690
0.45
4.019
4.022
4.025
0.50
4.352
4.357
4.362
反
行
程
0.50
4.351
4.356
4.356
0.45
4.017
4.020
4.024
0.40
3.680
3.690
3.688
当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。
为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。本实验中采用的是电桥补偿法。
三、实验仪器
主机提供可调直流稳压电源（±4V、±12V），应变式传感器实验模块，双孔悬臂梁称重传感器，称重砝码（20克/个），数字万用表(可测温)。
温度传感器实验
实验二温度传感器实验本实验包括以下两个实验：1.热电偶测温特性实验2.热电阻测温特性实验请在做以下实验前请先仔细阅读附录中的温控仪表操作说明。
（一）热电偶测温特性实验一、实验目的：了解热电偶测量温度的原理与应用。
二、基本原理：将两种不同的金属丝组成回路，如果二种金属丝的两个接点有温度差，在回路内就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原理制成的一种温差测量传感器，置于被测温度场的接点称为工作端，另一接点称为冷端，冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟温度场。
三、需用器件与单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、数显单元四、实验步骤：1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到主控箱面板上温控部分的Ek端，用它作为标准传感器，配合温控仪表用于设定温度，注意识别引线标记，K型、E 型及正极、负极不要接错。
请验证区分K型、E型热电偶及正负极。
(E型热电势大于K型，E型：蓝＋，绿－；K型：红＋，黑－)。
2、将E型热电偶的自由端接入温度传感器实验模板上标有热电偶符号的a、b孔上，作为被测传感器用于实验，按图11-1接线，热电偶自由端连线中正端接入“a”点。
3、将R5、R6端接地，RW2大约置中，打开主控箱电源开关，将V02端与主控箱上数显电压表Vi端相接，调节Rw3使数显表显示零（电压表置200mv 档），打开主控箱上温仪控开关，设定仪表控制温度值T=50℃，将温度源的两芯电源线插入主控箱温控部分的220V输出插座中，并用导线连接“冷却电扇”和实验台平面上的“风扇电源”。
4、去掉R5、R6接地线，将a、b端与放大器R5、R6相接，观察温控仪指示的温度值，当温度稳定在50℃时，记录下电压表读数值。
5、重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显电压表指示值与温控仪指示的温度值，并填入表2-1。
北航信号与测试技术实验二传感器实验报告
二、实验仪器
电容传感器实验模块
示波器：DS5062CE
微机电源：WD990型，±12V
万用表：VC9804A型
电源连接电缆
螺旋测微仪
三、实验原理
差动式同轴变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化.
四、实验步骤
测量杆上的标记对齐，然后从电压表上读出相应的电压值。
8. 卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。
9. 稍停1‐2 分钟，开始第二次循环，从步骤（5）开始操作，共进行3 次循环。
五、实验数据处理
1.各部分用方框图标注如实验设备中图一所示。
2.实验数据列表
压力/MP
输出电压/V
第一循环
， ；
可得a=1.1851，b=6.3967，即y=1.1851+6.3967x,r2=0.9965,线性度高。
由上述拟合可知，压力与电压之间存在着很好的线性度。但是测量点第一个点误差相对比较大。
(2)非线性度 ：
压力/MP
平均输出 (V)
最小二乘直线输出
非线性偏差
0
1.020417
1.1851
-0.1646833
实验步骤如下：
（1）用电源电缆连接电源和电容传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！
（2） 观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，按图1接好实验线路，增益适当。
（3）打开微机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。
温度传感器测量与控制实验
传感器实验报告——温度传感器测量与控制实验学院：电子工程学院班级：学号：姓名：一、实验目的：(1) 通过对温度传感器性能的测量, 加深对传感器原理的理解。
(2) 学习ADC0809模/数(A/D)转换器件与微机接口的使用。
(下面的2、3步骤由于实验箱的)(3) 学习单片机数据采集原理，并利用温度传感器进行自动控制。
二、实验仪器及器件：计算机、单片机实验箱、双路稳压电源、示波器、万用表，ADC0809转换器件、运算放大器、电阻、电容、温度计、电烙铁、热敏电阻(1.2K/25︒C , 200Ω/25︒C 各一只)。
三、实验原理：●热敏电阻的温度—电阻特性利用电阻随着温度变化特性制成的传感器叫热电阻传感器。
它主要用于对温度和与温度有关的参数进行检测。
按电阻的性质来分，可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。
半导体热电阻又称热敏电阻。
不同材料烧结的热敏电阻其特性也不同。
热敏电阻的特性，基本取决于初始电阻R（Ω），热敏电阻B常数（K），热扩散常数K（mW/︒C）和热时常数τ（s）四个常数。
热敏电阻大致可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度电阻器（CTR）三类。
图<一>是几种热敏电阻的电阻温度特性。
在某一特定的温度值，PTC和CTR的电阻值会发生急剧的变化，因此不能用于宽范围温度的测量，而适于特定温度的检测。
负温度系数热敏电阻的温度系数一般为-2～-6%/℃，而开关型则大于10%/℃。
热敏电阻传感器可用于液体、固体、固熔体等方面的温度测量。
测量范围一般为-10～300℃，也可以做到-200～10℃和300～1200℃。
●热敏电阻V-I特性热敏电阻为一种温度响应器件, 受外界温度影响而改变其阻值。
但由于其电流过大，而使自身发热，也会改变其阻值。
因此V-I特性不是一条直线。
通过V-I特性的测量可了解器件工作状态、误差。
经常使用电桥作为传感器测量电路，因为电桥能精确地测量电阻的微小变化。
温度传感器实验
实验二（2）温度传感器实验实验时间 2017.01.12 实验编号 无 同组同学 邓奡一、实验目的1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理；2、掌握热电偶的冷端补偿原理；3、掌握热电偶的标定过程；4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。
二、实验原理1、热电偶测温原理由两根不同质的导体熔接而成的，其形成的闭合回路叫做热电回路，当两端处于不同温度时回路产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。
试验中使用两种热电偶：镍铬—镍硅（K 分度）、镍铬—铜镍（E 分度）。
图2.3.5所示为热电偶的工作原理，图中：T 为热端，0T 为冷端，热电势为)()(0T E T E E AB AB t -=。
热电偶冷端温度不为0℃时（下式中的1T ），需对所测热电势进行修正，修正公式为：),(),(),(0110T T E T T E T T E +=,即：实际电动势+测量所得电动势+温度修正电势对热电偶进行标定时，以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶。
2、铂热电阻铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在C 650T C 0︒≤≤︒时，)1(20BT AT R R T ++=,式中：T R ——铂热电阻在T ℃时的电阻值0R ——铂热电阻在0℃时的电阻值A ——系数（=C ︒⨯/103.96847-31）B ——系数（=C ︒⨯/105.847--71）3、PN 结温敏二极管半导体PN 结具有良好的温度线性，PN 结特性表达公式为：γln be ekT U =∆， 式中，γ为与PN 结结构相关的常数；k 为波尔兹曼常数，K J /1038.1k 23-⨯=；e 为电子电荷量，C 1910602.1e -⨯=；T 为被测物体的热力学温度（K ）。
当一个PN 结制成后，当其正向电流保持不变时，PN 结正向压降随温度的变化近似于线性，大约以2mV/℃的斜率随温度下降，利用PN 结的这一特性可以进行温度的测量。
温度传感器实验
温度传感器实验传感器是将非电信号转换为电信号的装置，因为电信号容易传递和处理。
温度是物体冷热程度的标志，温度传感器就是将温度转换成电信号的传感器。
一．测温传感器的分类电阻式传感器。
常用的有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。
其中铂电阻（Pt100）精确度最高，重现性和稳定性很好，不仅应用广泛，而且被制成标准的基准仪。
热敏电阻（Thermally Sensitive Resistor，简称Thermistor），是温度敏感的电阻的总称，是属于热电阻的一部分，一般分为负温度系数热敏电阻NTC（Negative Temperature Coefficient）和正温度系数热敏电阻PTC（Positive Temperature Coefficient）。
NTC的电阻值随温度的上升而下降；PTC正好相反。
其它传感器。
半导体PN结温度传感器，晶体温度传感器，非接触型温度传感器，热电偶温度传感器，光纤温度传感器，液压温度传感器，智能温度传感器。
二．DH－SJ5温度传感器实验装置DH－SJ5型温度传感实验装置以九孔板为实验平台，包括铂电阻Pt100、热敏电阻（NTC 和PTC）、铜电阻Cu50、铜－康铜热电偶、PN结、AD590和LM35等分离的温度传感器探头，各种电子元件。
能提供了多种测温电路和方法。
本装置采用Pt100铂电阻测温，智能温度控制器控温，控温精度高、范围广、可自由设定所需的温度，数字显示；用低电压恒流加热、安全可靠、无污染，加热电流连续可调；分离的温度传感器，形象直观，组合方便，可比较不同传感器的温度特性；降温实验可采用风扇快速降温；整体结构设计新颖，紧凑合理，外型美观大方。
主要技术指标：电源：AC220V±10%（50/60Hz），工作温度0～40℃，相对湿度＜80%，无腐蚀性场合，控温范围：室温～120℃，控温精度：±0.2℃，分辨率：0.1℃。
温控仪与恒温炉的连线如图1，Pt100的插头与温控仪上的插座颜色应当对应连接。
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（5）集成温度传感器
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 30 50 70 90 110 集成温度传感器输 出电压V 线性 (集成温度传感 器输出电压V) u = 0.0045t + 0.1415
3. 计算各种温度传感器的灵敏度及线性度 用单位温度变化时输出电压的变化量来表示温度传感器的灵敏度，单位为 mV/℃, 即为电压—温度线性曲线的斜率；以图中直线为理论参考直线，用数值法计算其线
60 20 1.70 0.798
70 20 2.05 0.798
80 20 2.48 0.798
90 20 2.88 0.798
100 20 3.29 0.798
1.738
40 1.50 1.192
2.178
49 2.09 1.192
2.498
60 2.64 1.192
2.848
69 3.20 1.192
7 6 5 4 3 2 1 0 30 50 70 90 110 uk = 0.0387t + 0.1934 ue = 0.0609t + 0.2099 K型电偶电动势 E型电偶电动势 线性 (K型电偶电 动势) 线性 (E型电偶电 动势)
40 20 0.94 0.798
50 20 1.38 0.798
T 为被测物体的热力学温度（K） 。 当一个 PN 结制成后，当其正向电流保持不变时，PN 结正向压降随温度的变化近似于 线性，大约以 2mv/℃的斜率随温度下降，利用 PN 结的这一特性可以进行温度的测量。 4. 热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件， 灵敏 度高，可以测量小于 0.01℃的温差变化。 热敏电阻分为正温度系数热敏电阻 PTC、 负温度系数热敏电阻 NTC 和在某一特定温度下 电阻值发生突然变化的临界温度电阻器 CTR。 实验中使用 NTC，热敏电阻的阻值与温度的关系近似符合指数规律，为： ������������ = ������0 ������
������ ( −
1 ������ 1 ) ������ 0
式中，T 为被测温度（K） ，T=t+273.16； T0 为参考温度（K） ，T0=t0+273.16； Rt 为温度 T 时热敏电阻的阻值； R0 为温度 T0 时热敏电阻的阻值； B 为热敏电阻的材料常数，由实验获得，一般为 2000~6000 K。 5. 集成温度传感器 用集成工艺制成的双端电流型温度传感器， 在一定的温度范围内按 1μA/K 的恒定比值输 出与温度成正比的电流，通过对电流的测量即可得知温度值（K 氏温度） ，经 K 氏-摄氏转换 电路直接得到摄氏温度值。 三、 实验内容 1. 使用 K 型热电偶对 E 型热电偶进行标定； 2. 测量铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器在一些温度下的 电压，画出电压和温度的关系曲线，分析各种温度传感器的特性。 四、 实验仪器： 温度传感器实验模块、热电偶（K型、E型）、CSY2001B型传感器系统综合实验台（以下 简称主机）、温控电加热炉、连接电缆、万用表：VC9804A，附表笔及测温探头、万用表： VC9806，附表笔。 五、 实验步骤 注意：为提高效率，在标定热电偶的同时可将其他温度传感器按照说明连好线，同时测 量。 （1）观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原理 （2）关闭主机“电源开关”，将温控电加热炉电源插头插入主机“220V加热电源出” 插座；热电偶插入电加热炉内，K分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E分度热电 偶接“温控”端，（注意热电偶极性不能接反红为正，蓝为负，而且不能断偶）； （3）连接主机的“实验模块电源”至温度传感器实验模块电源插座（在后侧板）。 （4） 将主机上的“热电偶转换”开关扳向“温控”端， 调节“设定调节”旋钮到最低； （5） 关闭“应变加热”开关， 打开主机“电源开关”， 将主机上“加热炉”置“开”； （6） “测量设定”开关扳向“设定”， 调节“设定调节”旋钮， 将温度设定在40℃ （注 意，由于温控炉超调较大，可以将设定值稍微调小些）； （7）“测量设定”开关扳向“测量”； （8） 温控炉加热时， “加热”指示灯亮， 温控电加热炉加热； 加热炉到达设定温度后， “加热”指示灯灭，“关闭”指示灯亮，温控炉在设定温度保温； （9） VC9806型万用表置200mv档， 当“温控加热器”上方的数码管显示为设定温度时，
69 0.814 1.842 0.713 0.453
80 0.953 1.863 0.628 0.496
90 1.046 1.880 0.541 0.545
99 1.248 1.899 0.473 0.599
（2）铂热电阻温度传感器
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 30 50 70 90 110 铂热电阻输出电压 V 线性 (铂热电阻输 出电压V) u = 0.0127t - 0.0598
应变传感器测量原理实验
一、 实验目的
1. 了解箔式应变片的结构及粘贴方式 2. 掌握使用电桥电路对应变片进行信号调理的原理和方法 3. 掌握使用应变片设计电子秤的原理 4. 掌握应变片的温度补偿的原理和方法 二、 实验原理（用自己的话总结） 1. 应变片测量原理 应变片的阻值随着应变的变化而变化， 从而可以转化为电压的变化。 因此将应变片 贴在梁上发生应变的地方，就可以通过输出电压的变化来反映该处的应变量。 2. 应变电桥原理 若直流电桥的桥臂四个电阻分别为R1、R2、R3、R4，则其平衡条件为R1R4=R2R3， 当其中一个或者两个、四个电阻变化时，其输出电压也随之改变，故可以通过电桥的输 出电压来反映电阻的变化量。 3. 称重原理 将四个应变片贴在悬臂梁上（上下各两个，对称分布），在悬臂梁的自由端通过加 所测砝码来施加向下的外力，造成梁受弯，产生弯曲应变，上测应变片电阻值增加，下 测应变片电阻值减小， 将四个应变片接为全桥电路， 因此可以通过输出电压的变化量来 求出应变值，再由施加外力与应变的关系式可以求得外力，进而求得所测砝码的重量。 4. 温补原理 当应变片所处环境温度发生变化时，其阻值也会相应的改变。若原测量电桥为1/4 桥，则会产生较大的误差，此时在其相邻桥臂再加一个相同的应变片作为温度补偿片。 温度补偿片并不受力，无变形，当环境温度变化时，两个应变片均会由于温度的变化产 生相应的阻值改变， 从而进行补偿以减小温度变化所带来的误差， 也可以直接通过全桥 来减小此误差。 三． 实验内容 1． 测试应变称重电路的静态指标。 2． 了解温度变化对应变测量系统的影响，学习温度补偿的方法。 实验问题思考： （1）实验中温度补偿的原理。 （2）通过实验思考影响应变片测量精度的因素。 四． 实验仪器 直流稳压电源（±4V、±12V） ，应变式传感器实验模块，双孔悬臂梁称重传感器，称重 砝码（20 克/个） ，数字万用表（可测温） 。 五． 实验步骤 （1）观察称重传感器弹性体结构及传感器粘贴位置，将三芯电缆供电线一端与应变式 传感器实验模块相连，另一端与主机实验电源相连 （2） 将差动放大器增益置于最大位置 （顺时针方向旋到底） ， 差动放大器的“+”“-” 输入端接地。输出端接电压表200mV档。开启主机电源，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，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。 （3）按图2.12将所需实验部件连接成测试桥路（全桥接法），图中R1、R2、R3和R均 为应变计（可任选双孔悬臂梁上的一个应变片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接 线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。（±4V采用主机电源上的+V0和-V0）。
3.278
80 3.88 1.192
3.678
90 4.51 1.192源自4.08899 5.16 1.192
2.692
3.282
3.832
4.392
5.072
5.702
6.352
40 0.4648 1.8076 1.1 0.3271
50 0.5701 1.82 0.945 0.367
60 0.702 1.826 0.829 0.408
（3） PN 结温敏二极管
1.92 1.9 1.88 1.86 1.84 1.82 1.8 1.78 30 50 70 90 110 PN结温敏二极管 输出电压V 线性 (PN结温敏二 极管输出电压V) u = 0.0015t + 1.7404
（4）热敏电阻
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 30 50 70 90 110 u = -0.0103t + 1.4695 半导体热敏电阻输 出电压V 线性 (半导体热敏 电阻输出电压V)
用VC9806型万用表分别测量K型和E型热电偶的热电势。 （10）用 VC9804 型万用表测量冷端温度，即环境温度。（将温度探头连接在万用表 的“TEMP”插座，万用表置于“° C”档，注意温度探头的方向，将温度探头的“+”端插 入万用表温度测量的“+”端）。 （11）按照步骤（6） ，分别将温度设定在 40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃， 重复（7）~（10）步，记录测量数据。 六、 数据处理 1. 实验数据记录 给定温度/℃ 冷端温度 测量热电势/mv K型 温度 冷端补偿电势/mv 实际电动势/mv 测量温度/℃ 热电势/mv 冷端补偿电势/mv E型 温度 实际电动势/mv 误差 测量温度/℃ 铂热电阻输出电压 V PN 结温敏二极管输出电压 V 半导体热敏电阻输出电压 V 集成温度传感器输出电压 V 2. 输出电压—温度曲线 （1）热电偶温度传感器
温度传感器测量原理实验
一、 实验目的 1. 了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集 成温度传感器）的测温原理； 2. 掌握热电偶的冷端补偿原理； 3. 掌握热电偶的标定过程； 4. 了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、 实验原理 1. 热电偶测温原理 热电偶由两根不同介质的导体熔接而成， 其形成的闭合回路叫做热电回路， 当两端处于 不同温度时回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 实验中使用两种热电偶：镍铬—镍硅（K 分度） 、镍铬—铜镍（E 分度） 。图 2.1 所示为热电 偶的工作原理，图中：T 为热端，To 为冷端，热电势为： Et E AB(T ) E AB(To )