2015年传感器原理及应用实验指导书解读
2015下传感器实验手册(1)详解
传感器综合实验指导书电子电气工程系2015.6.2目录实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验1实验二金属箔式应变片半桥性能实验3实验三金属箔式应变片全桥性能实验4实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较6实验五直流全桥的应用—电子秤实验6实验六电容式传感器的位移实验7实验七电涡流传感器位移实验8实验八被测体材质对电涡流传感器特性影响实验10实验九被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验11实验十直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验11实验十一霍尔转速传感器测速实验13实验十二磁电式转速传感器测速实验14实验十三热电偶测温性能实验14实验十四热电阻测温特性实验16实验十五集成温度传感器温度特性实验17实验十六气敏(酒精)传感器气体浓度测量实验20实验十七湿度传感器湿度测量实验20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，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
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（每只约20g）、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)，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。
传感器原理及应用实践任务书
《传感器原理及应用实践》任务书一、实践目的学生通过资料查阅、方案设计、实验调试、结果分析并提交设计报告，完成一个完整的传感器在工程实际中的应用实例，从而使学生进一步掌握传感器的系统构造、各部分的工作原理及设计方法，了解传感器的工程应用背景，并初步具备传感器的设计和开发能力。
具体目标如下：1.能够根据给定任务，完成传感器检测系统总体方案设计。
2.掌握敏感元件特性分析方法。
3.掌握转换电路的调试方法。
4.掌握常用电路实验设备与仪器的使用方法。
5.掌握传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等单元电路原理与设计方法。
6.能够理论联系实际，加深对理论知识的进一步理解，提高分析问题和解决问题的能力。
二、实践要求1.查资料、给出设计参数；2.在实验室连接有关电路、进行调试；3.在实验室进行实验及数据记录；4.写设计报告5.答辩三、考核方式根据设计过程、调试过程（电路质量、分析和解决问题能力、考勤等）、设计报告和答辩验收四个部分综合给出成绩，各个环节各占25%。
四、实践内容温度自补偿测温系统设计。
采用热电偶检测温度信号，并用集成温度传感器做冷端补偿，设计传感器转换电路和信号调理电路可实现环境温度变化自动补偿，以准确测量被测温度信号。
具体内容有以下几部分：1.设计参数计算。
根据课堂所讲授的测温自补偿方案设计并计算相关电路参数的数值。
2.参考室温的获取。
利用热电阻的测温电路获得当前实验环境的室温温度。
3.升温过程中K型热电偶输出信号测量实验（多次测量）。
4.降温过程中K型热电偶输出信号测量实验（多次测量）。
5.K型热电偶阶跃响应测量实验（多次测量）。
6.K型热电偶分辨力实验（多次测量）。
7.K型热电偶温漂实验（多次测量）。
8.数据分析。
绘图、计算升温过程中K型热电偶的线性度、灵敏度；绘图、计算降温过程中K型热电偶的线性度、灵敏度；绘图、计算K型热电偶的迟滞误差、重复性、长期稳定性；计算K型热电偶的精度；绘制K型热电偶的阶跃响应曲线；K型热电偶的分辨力分析。
传感器原理与应用实验指导书
《传感器原理与应用》实验指导书朱蕴璞王芳编写孔德仁审定南京理工大学实验须知1. 传感器实验仪是贵重实验设备请在每个实验前认真阅读实验指导书，尤其是每个实验最后的实验注意事项。
2. 实验仪器电源的开关原则：连接测量线路，确认准确无误后，开启仪器电源；实验完毕，关闭仪器电源，拆除测量线路。
3. 稳压电源不可对地短路。
4. 实验过程中，心要细、动作要轻，不可有强制性机械动作出现。
5 •实验严格按操作规程进行，否则，出现损坏责任自负。
6.实验完毕，请一切恢复到实验前的状态，然后离开实验室。
实验一传感器静态标定实验......... ••••••A5实验二应变式传感器特性实验.............................. -10实验三电感式、涡流式、电容式、霍尔式位移传感器特性实验••…实验四重量测量实验（选做） (25)实验五转速测量实验29实验六温度实验34实验一传感器静态标定实验（注：“压力传感器的静态标定及特性指标的求取”与“光纤位移传感器静态标定及特性指标求取“两实验取 其1。
）压力传感器的静态标定及特性指标的求取1、 实验目的掌握压力传感器静态标左的基本方法以及压力传感器的静态特性指标的求取。
2、 实验内容（1） 组建压力测试系统：（2） 学习压力测试系统的标立过程； （3） 计算压力测试系统静态特性指标。
3、 实验原理及方法活塞压力计r 被标传感器（电阻应变仪）数字万用表图1压力传感器标左系统原理图2压力传感器标左系统构成4、实验仪器设备活塞压力计一台，数字万用表一只，动态电阻应变仪一台，压力表一只。
5、实验步骤（1） 反复排除活塞压力计油腔内的空气，最后将压力泵手轮摇岀。
（2） 把压力传感器装在活塞压力计的联接螺帽上，关闭油杯。
指示。
手轮;准压力值由压力表（3）传感器输岀接入可调零的桥盒，电桥输出接入数字万用表。
当输岀量很小，无法直接用万用表测得时, 可先将传感器接入动态电阻应变仪桥盒（注意电桥的连接），桥盒的另一端连线接应变仪输入（选择一个通道）：将应变仪专用电源接好：电阻应变仪电压输出接数字万用表。
传感器原理及应用实验指导
电子科技大学中山学院传感器原理及应用实验指导实验项目1实验一电桥性能试验2实验二电容式传感器的实验3实验三光电转速传感器实验4一、实验目的1．了解金属箔式应变片的应变效应，理解单臂电桥、半桥和全桥工作原理和性能。
2．比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
3．理解并掌握全桥测量电路的原理及优点。
电子科技大学中山学院金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。
÷øöçèæD -D +D -D »÷÷øöççèæ+-+=R R R R R R R R U R R R R R R U Uo i i 432143421141144e K U R R U Uo ii =÷øöçèæD »)(442121e e -=÷øöçèæD -D »K U R R R R U Uo i i)(4443214321434211e e e e -+-»÷øöçèæD -D +D -D »÷÷øöççèæ+-+=K U R R R R R R R R U R R R R R R U Uo i i i四、电桥实验注意事项1.砝码盘不能放置过重的物体！2.电桥电压为+-5V！3.两组电源不能接错！电子科技大学中山学院电子科技大学中山学院四、电桥实验注意事项±15V ±5V数字电压表电阻应变传感电感电容四、电桥实验注意事项1.砝码盘不能放置过重的物体！2.电桥电压为+-5V！3.两组电源不能接错！4.调零（参照书上说明！）电子科技大学中山学院电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1R4R1R7R3R5R6R8Rw+5V-5V单臂电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1R4R1R7R3R5R6R8Rw+5V-5V半桥电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1R4R1R7R3R5R6R8Rw+5V-5V全桥电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1R4R1R7R3R5R6R8Rw+5V-5V单臂电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1Rw+5VR4R1R7R3R5R6R8-5V半桥电子科技大学中山学院五、电桥连接注意事项R2R1Rw+5VR4R1R7R3R5R6R8-5V全桥六、实验报告记录实验数据，绘制特性曲线计算分线性误差大小，分析非线性误差的原因归纳电桥特性电子科技大学中山学院实验项目1实验一电桥性能试验2实验二电容式传感器的实验3实验三光电转速传感器实验4实验二电容传感器性能实验一、实验目的了解电容式传感器的结构及其特点电子科技大学中山学院x d x C C -=D 00电子科技大学中山学院二、基本原理三、实验步骤1、将电容传感器装于传感器试验箱（一）的黑色支架上，将传感器引线插入传感器调理电路中电容式传感器实验单元的插孔中。
传感器原理及应用实验指导书
实验三差动变压器测量系统组成及标定方法一、差动变压器性能所需单元及部件：音频震荡器、测微头、示波器、主副电源、差动放大器、振动平台。
有关旋钮初始位置：音频震荡器4KHz—8KHz之间，双线示波器第一通道灵敏度500div，第二通道灵敏度10mV/div，触发选择打到第一通道，主副电源关闭。
实验步骤：1.根据图10接线，将差动变压器、音频震荡器（必须为LV输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。
开启主副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器原边线圈音频震荡器激励信号峰值为2V。
2.转动测微头使测微头与振动平台吸合。
再向上转动测微头5mm，使振动平台往上位移。
3.往下旋动测微头，使振动平台产生位移。
每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度S。
S=△V/△X(式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化)，作出V—X关系曲线。
思考：1.根据实验结果，指出线性范围。
2.当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？3.用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？二、差动变压器零点残余电压的补偿实验目的：说明如何用适当的网络对残余电压进行补偿所需单元及部件：音频震荡器、测微头、电桥、差动变压器、差动放大器、双线示波器、振动平台、主副电源。
有关旋钮的初始位置：音频震荡器4KHz—8KHz之间，双线示波器第一通道灵敏度500mV/div，第二通道灵敏度1v/div，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到最大。
实验步骤：1.根据图11接线，音频震荡器必须从LV输出，W1，W2，r，c为电桥单元中调平衡网络。
C电桥平衡网络2.开启主副电源，利用示波器，调整音频震荡器幅度钮使示波器一通道显示出为2伏峰值。
调节音频震荡器频率，使示波器二通道波形不失真。
传感器原理及应用实验报告的
传感器原理及应用实验报告的传感器原理及应用实验报告1. 引言传感器是一种能够将物理量转化为可测量的电信号的装置，广泛应用于各个领域，如工业控制、医疗监护、环境监测等。
本实验旨在探究传感器的工作原理，并通过一系列的应用示例，展示传感器在实际应用中的优势和价值。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理基于不同的物理原理，常见的有电阻、电容、磁性、光电等原理。
以电阻式传感器为例，其基本原理是通过测量感应电阻的变化来获得目标物理量的信息。
当被测量物理量发生变化时，传感器内部的电路会产生相应的变化，这种变化可以通过电压、电流等形式的输出信号来实现。
3. 传感器的分类与应用3.1 光电传感器光电传感器利用光敏元件（如光电二极管、光电三极管等）对光信号进行感知，并将其转化为电信号。
光电传感器广泛应用于工业自动化控制、安防监控、光电测距等领域。
3.2 压力传感器压力传感器通过测量物体受到的外部压力，将其转化为电信号。
压力传感器在汽车制造、气体检测、医疗器械等领域有着重要的应用。
3.3 温度传感器温度传感器通过测量物体的温度变化，将其转化为电信号。
温度传感器广泛应用于气象观测、温控设备、冷链物流等领域。
3.4 加速度传感器加速度传感器用于测量物体的加速度或振动状态，常见于汽车安全系统、运动监测、智能手机等设备中。
3.5 湿度传感器湿度传感器用于测量空气中的湿度水分含量，广泛应用于农业、气象观测、室内环境监测等领域。
4. 传感器应用实例4.1 工业领域在工业自动化领域，传感器起着至关重要的作用。
通过使用温度传感器和压力传感器，可以实现对生产过程中温度和压力的监测与控制，提升生产效率和质量。
4.2 医疗监护传感器在医疗监护领域也广泛应用。
心电传感器可以实时监测患者的心电图数据；血氧传感器可以测量血氧饱和度；体温传感器可以监测患者体温的变化，及时发现异常情况。
4.3 环境监测传感器在环境监测领域具有重要作用。
空气质量传感器可以检测空气中的恶劣气体浓度；水质传感器可以监测水质的污染程度；土壤湿度传感器可以及时监测土壤的湿度状况。
传感器原理与应用实验报告
传感器原理与应用实验报告实验名称：传感器原理与应用实验实验目的：1. 了解传感器的基本原理；2. 学习传感器的应用。
实验器材：1. Arduino开发板；2. 温度传感器；3. 光敏传感器；4. 气体传感器；5. 电位器。
实验原理：传感器是一种能够感知或测量特定物理量的装置，它能够将感知到的物理量转化为电信号输出。
传感器的工作原理根据不同的物理量而有所不同，常见的传感器包括温度传感器、光敏传感器、气体传感器等。
温度传感器是一种能够测量温度的传感器，它利用温度对电阻值的影响来测量温度。
常见的温度传感器有热敏电阻和热电偶等。
光敏传感器是一种能够感知光强的传感器，它利用光敏元件对光的敏感性来测量光强。
常见的光敏传感器有光敏电阻和光电二极管等。
气体传感器是一种能够检测、测量和监测气体浓度和组成的传感器。
常见的气体传感器有气敏电阻和气敏传感器等。
电位器是一种能够调节电阻值的装置，它通过改变电阻值来改变电路中的电流或电压。
实验步骤：1. 将温度传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；2. 将光敏传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；3. 将气体传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；4. 将电位器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；5. 编写Arduino代码，读取传感器的电信号，并将其转换为温度、光强、气体浓度等物理量；6. 将物理量通过串口输出或显示到LCD屏幕上。
实验结果：通过实验，我们成功地读取了温度传感器、光敏传感器、气体传感器和电位器的电信号，并将其转换为相应的物理量。
实验结果显示，温度传感器测得的温度为25℃，光敏传感器测得的光强为100 lux，气体传感器测得的气体浓度为200 ppm，电位器调节后的电阻值为500欧姆。
实验总结：通过本实验，我们深入了解了传感器的工作原理和应用。
传感器在现代科技中起着重要的作用，广泛应用于环境监测、工业自动化、智能家居等领域。
传感器原理与应用实验指导书
传感器原理与应用实验指导书自动化工程学院目录实验一应变片单臂电桥性能实验实验二应变片半桥性能实验实验三应变片全桥性能实验实验四压阻式压力传感器测量压力特性实验实验五差动变压器的性能实验实验六差动变压器测位移特性实验实验七电容式传感器测位移特性实验实验八线性霍尔传感器测位移特性实验实验九开关式霍尔传感器测转速实验实验十磁电式转速传感器测转速实验实验十一光电传感器测量转速实验实验十二电涡流传感器测量位移特性实验实验十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验实验十四被测体面积对电涡流传感器特性影响实验* 实验十五气敏传感器实验实验十六湿度传感器实验CSY－2000型传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路(实验模板)、转动源、振动源、温度源、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；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）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数显表。
其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。
主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。
2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率3Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz～12 Hz左右）；3、转动源：手动控制0转/分～2400转／分、自动控制300～2200转／分。
4、温度源：常温～200℃。
5、气压源：0～20Kpa（连续可调）。
6、传感器：基本型有箔式应变片(350Ω)传感器(秤重200g)、扩散硅压力传感器(20Kpa)、差动变压器(±4mm)、电容式位移传感器(±2.5mm)、霍尔式位移传感器(±1mm)、霍尔式转速传感器(2400转/分)、磁电转速传感器(250转/分～2400转/分)、压电式传感器、电涡流传感器(1mm)、光纤位移传感器(1mm)、光电转速传感器(2400转/分)、集成温度(AD590)传感器(室温～120℃)、K热电偶(室温～150℃)、E热电偶(室温～150℃)、Pt100铂电阻(室温～150℃)、Cu50铜电阻(室温～100℃)、湿敏传感器(10～95％RH)、气敏传感器(50～2000ppm)等。
传感器原理与应用实验报告
传感器原理与应用实验报告传感器原理与应用实验报告概述：传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的装置或设备。
它通过将感知到的物理量转换成电信号，从而实现对环境的监测和控制。
本实验旨在探究传感器的工作原理以及应用领域，并通过实验验证其性能和可靠性。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理基于物理效应，常见的包括电阻、电容、电感、压电效应等。
以压力传感器为例，其工作原理是通过测量被测物体对传感器施加的压力，进而转换成电信号输出。
压力传感器通常由一个弹性元件和一个电阻器组成，当被测物体施加压力时，弹性元件会产生形变，从而改变电阻器的电阻值，进而输出与压力成正比的电信号。
二、传感器的应用领域1. 工业自动化领域：传感器在工业自动化领域中起到了至关重要的作用。
例如，温度传感器、湿度传感器、压力传感器等被广泛应用于工业生产过程中的温度、湿度、压力监测与控制。
2. 环境监测领域：传感器在环境监测领域中也发挥着重要作用。
例如，气体传感器可用于检测空气中的有害气体浓度，光照传感器可用于测量光照强度，水质传感器可用于监测水体的污染程度等。
3. 医疗健康领域：传感器在医疗健康领域中的应用日益广泛。
例如，心率传感器、血压传感器、血糖传感器等可用于监测人体的生理参数，并实时反馈给医务人员，帮助进行疾病的诊断和治疗。
三、实验设计与结果分析本实验选择温度传感器作为研究对象，通过搭建实验装置，测量不同温度下传感器的电阻值，并进一步分析电阻值与温度之间的关系。
实验结果显示，随着温度的升高，传感器的电阻值呈现出线性增加的趋势。
通过对实验数据进行拟合分析，得到了温度与电阻值之间的数学关系模型。
这为后续的温度测量提供了理论基础。
四、传感器的性能与可靠性评估传感器的性能与可靠性是评估传感器质量的重要指标。
本实验通过对传感器的灵敏度、线性度、稳定性等性能指标进行测试，以及对传感器的抗干扰性和长期稳定性进行验证，对传感器的性能和可靠性进行评估。
传感器实验指导书(天煌)
传感器实验指导书(天煌)1000字
传感器实验指导书(天煌)
实验目的：
1.了解传感器的原理和应用
2.掌握传感器的工作原理和特性
3.学习传感器的调试和使用方法
实验器材：
1.电路板
2.传感器
3.电源
4.跳线
5.万用表
实验原理：
传感器是一种具有灵敏度的检测设备，它可以将非电信号转化为电信号。
传感器的工作原理是根据某物理量或化学量的变化而发生变化，通过一定的转换过程将检测到的信号转化为标准的电信号。
传感器可以将测量对象的感觉量转化为可以识别的电信号，常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光传感器等。
实验步骤：
1.将电路板上的电源与传感器相连，使用跳线将两者连接起来。
2.使用万用表检测传感器的工作状态，表检测该传感器是否能够正常工作。
3.使用万用表进行电路调试，将电路连接正确，传感器的电压和电流等参数达到正常范围。
4.按照传感器的使用方法使用传感器，完成出数据。
可以用数据收集仪器对数据进行记录和分析。
实验结果：
通过本次实验，可以了解传感器的原理和应用，掌握传感器的工作原理和特性，学习传感器的调试和使用方法。
在实验中，还可以发现传感器的灵敏度可以通过调整电路参数进行变化，从而对测量对象的感受变化提供更具体的数值。
传感器原理及应用实验报告
传感器原理及应用实验报告一、引言传感器是一种将物理量转换为电信号的设备，广泛应用于各个领域，如工业自动化、医疗设备、环境监测等。
本实验旨在通过实际操作，深入了解传感器的原理及应用。
二、实验原理1. 传感器的基本原理传感器是一种将非电信号转换为电信号的装置。
其基本原理是根据被测量物理量与某种物理效应之间的关系来进行测量。
常见的物理效应包括压力效应、温度效应、光学效应等。
2. 温度传感器的工作原理温度传感器是一种将温度转换为电信号的装置。
其工作原理主要有热敏电阻法、热电偶法和热电阻法等。
其中，热敏电阻法利用材料在不同温度下具有不同电阻值这一特性进行测量；热电偶法则利用两个不同金属接触处产生温差时产生电势差这一现象进行测量；而热电阻法则利用材料在不同温度下具有不同阻值这一特性进行测量。
3. 实验器材本实验所需的器材包括温度传感器、数字万用表、电源、导线等。
三、实验步骤1. 连接电路将温度传感器与数字万用表连接，其中红色导线连接到数字万用表的正极，黑色导线连接到数字万用表的负极。
同时，将电源连接到传感器上。
2. 测量电压值打开电源，调整数字万用表的测量范围，并记录下此时测得的电压值。
3. 改变温度使用手持吹风机对传感器进行加热，待温度上升后再次记录下此时测得的电压值。
然后再使用冰块对传感器进行降温，待温度下降后再次记录下此时测得的电压值。
4. 数据处理根据所记录下的数据计算出不同温度下的电压值，并绘制出相应的图像。
四、实验结果及分析通过本实验，我们成功地了解了温度传感器的原理及应用。
在实验过程中，我们发现随着温度变化，传感器输出的电压也随之变化。
这说明了在不同温度下，材料具有不同阻值这一特性被成功地利用了起来。
五、实验总结本实验通过实际操作，深入了解了传感器的原理及应用。
同时，我们也学会了如何正确地连接电路、测量电压值，并进行数据处理。
这将对我们今后的科研和工作中有着重要的意义。
传感器原理及应用系列实验二指导书
传感器原理及应用系列实验二实验目的：了解电涡流传感器、霍尔传感器、光纤传感器的使用和静态特性。
实验仪器简介：CSY 系列传感器系统实验仪集被测体、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。
传感器系列实验二所用的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。
本实验只做电涡流传感器、霍尔传感器和光纤传感器，相应的处理电路及显示电路请看下面的讲义。
当传感器的输入量处于稳定状态时，传感器的输出—输入特性称为静态特性，静态特性包括：线性度、灵敏度、分辨率、阈值等，本实验只对前两项进行研究。
实验任务：1． 电涡流传感器的静态标定2． 了解光纤传感器的结构和工作原理，学会用光纤传感器做位移测试3． 了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试4． *了解半导体应变计的工作特性和温度效应（补充）电涡流式传感器一．实验原理：电涡流传感器由平面线圈和金属片组成，它是基于电磁感应原理制成的。
由电磁场理论可知，在受到交变电磁场作用的任何导体中，都会产生电涡流。
成块的金属置于变化的磁场中，或者在固定磁场中运动时，金属导体内就要产生感应电流，这种电流的流线在金属内是闭合的，所以称为涡流。
电涡流传感器的作用原理如左下图：把线圈与被测导体等效为相互耦合的两个线圈，如右上图所示。
设R 1为线圈的电阻；L 1为线圈电感；R 2为短路环的电阻；L 2为短路环电感；M 为线圈与短路环间的互感，随二者之间距离X 减少而增大；U 1为激励电压。
由等效电路可写出两个电压平衡方程式：⎪⎩⎪⎨⎧=++-=-+•••••••022*********I L j I R I M j U I M j I L j I R ωωωω12 涡流式传感器与被测金属的等效电路 等效解上面的联立方程可得到•1I ，从而求出受金属影响后空心线圈的等效阻抗为()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++==••222222212222222111L R L M L j R L R M R I U Z ωωωωω 从上式可看出线圈阻抗的实部即有效电阻随M 的增加而增加；虚部即等效电感随M 的增加而减少，这样使线圈阻抗发生了变化。
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《传感器原理及应用》实验指导书测控技术实验室2015年9月实验1 金属箔式应变片（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、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：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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
，对单臂电桥输出电压 U o1= EKε/4。
三、实验设备：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、万用表。
四、实验方法和要求：1、根据图1—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的左上方的R1、R2、R3、R4。
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，加热丝阻值为50Ω左右图1－1－1 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，将实验模板调节增益电位器R W3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，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器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（注意：当R w3、R w4的位置一旦确定，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模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－1—2所示。
检查接线无误后，合上主控台电源开关。
调节R W1，使数显表显示为零。
4、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（或500 g）砝码加完。
记下实验结果填入下表，关闭电源。
图1－1—2应变式传感器单臂电桥实验接线图重量(g)电压(mv)f1 F..S ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：y F·S满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。
五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。
（二）半桥性能实验一、实验目的：1、加深了解金属箔式应变片的应变效应，半臂电桥工作原理和性能；2、比较半桥与单臂电桥的不同性能和特点。
二、实验原理：不同受力方向的两只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。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。
三、实验设备：同实验（一）。
四、实验方法与要求：传感器安装同实验（一）。
做实验（一）的步骤2，实验模板差动放大器调零。
根据图1－2—1接线。
R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。
接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器R W1进行桥路调零，实验方法3、4同实验（一）中4、5的方法，将实验数据记入下表，计算灵敏度S2＝U／W，非线性误差δf2。
若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。
图1－2—1应变式传感器半桥实验接线图3、下表是半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量电压半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。
（三）全桥性能实验一、实验目的：1、掌握金属箔式应变片的应变效应，全桥工作原理和性能；2、比较、总结三种测量电路输出时的灵敏度和非线性度。
二、实验原理：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，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、实验设备：同实验（一）四、实验步骤：传感器安装同实验一。
根据图1－3—1接线，实验方法与实验（二）相同。
将实验结果填入下表；进行灵敏度和非线性误差计算。
图1－3—1全桥性能实验接线图全桥测量时，输出电压与加负载重量值重量电压全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R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。
实验2（一）压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
二、实验原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。
在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、实验设备：压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。
四、实验方法与要求：1、根据图2－1—1连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好。
将标准压力表放置传感器支架上，三通连接管中硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用双指按住气源插座边缘往内压，则可轻松拉出）。
其余两根黑色导管分别与标准表和压力传感器接通。
这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。
当高压咀接入正压力时，输出为正，反之为负，若输出负时可调换气咀。
本实验模板连接见图2－1—2，压力传感器有4端： 1端线接地线，2端为U0＋，3端接＋4V电源，4端为U o－。
1、2、3、4端顺序排列见图2－1—2。
2、实验模板上R W2用于调节零位，R W1可调放大倍数，按图2—1—2接线，模板的放大器输出Vo引到主控箱数显表的Vi插座。
将显示选择开关拨到2V档，反复调节R W2（R W1旋到满度的确1／3）使数显表显示为零。
3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。
4、合上主控箱上的气源开关K3，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子在向上浮起悬于玻璃管中。
5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度，观察数显表显示电压的正、负，若为负值则对调传感器气咀接法。
图2－1—1压阻式压力传感器测量系统红黄黑兰图2－1—2压力传感器压力实验接线图6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使压力表显示在4－14KP之间且每上升1KP分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于下表压力传感器输出电压与输入压力值P(KP)Vo(p-p)7五、思考题：如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入4KPa气压，调节Rw2（低限调节），使数显表显示0.400V，当输入12KPa气压，调节Rw1（高限调节）使数显表显示1.200V这个过程反复调节直到足够的精度即可。
（二）差动变压器的性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、实验原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。
当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
三、实验设备：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、万用表。
四、实验方法与要求：1、根据图2—2－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图2—2－1差动变压器电容传感器安装示意图2、在模块上按图2－2—2_接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。
调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。
图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。
接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。
判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图4－2接线。
当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。
图中（1）、（2）、（3）、（4）为实验模块中的插孔编号。
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压图2—2－2双踪示波器与差动变压器连结示意图Vp-p值，填入下表，再人Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。
4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。
根据下表画出Vop-p －X曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。
5、差动变压器位移X值与输出电压数据表V(mv)X(mm)五、思考题试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？实验3 位移传感器特性实验（一）电容式传感器的位移特性实验一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。
二、实验原理：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、实验设备：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、实验方法与要求：1、按图2－2—1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别C X1和C X2时，注意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正、负输出。
不然得调换接头。
一般接线：二个静片分别是1号和2号引线，动极板为3号引线。
2、将电容传感器电容C1和C2的静片接线分别插入电容传感器实验模板C x1、C x2插孔上，动极板连线接地半联结地插孔（见图3－1—1）。