基本传感器实验论文

基本传感器实验

摘要：

通过几个基本的传感器实验可以让学生获得：

1可以培养学生动手、动脑的能力，从中建立起创新能力。

2传感器已经成为各个领域的关键部分，让我们了解和掌握传感器的基本知识及其应用，为今后的学习、工作和生活打下扎实的基础。

3本实验具有设计性、趣味性、开放性和可扩展性，实验时大量重复的接线和调试以及后续的数据处理、分析，可以加深我们对实验仪器构造和原理的理解，同时培养我们耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。

关键词：基本传感器趣味创新动手能力

The basic sensor experiment

Manufacturing Institute of Measurement and Control four classes of Sichuan University Chen Wenwu school No. 1143024028

Abstract:

Can allow students to get through a few basic sensor experiments:

1.Can train students hands-on, minds, from which to build innovation capability.

2.The sensor has become a key part of the various fields, let us understand and master the basic knowledge and its application of the sensor, and lay a solid foundation for future learning, work and life.

3.In this study, design, fun, openness and scalability, a lot of duplication of wiring and debugging experiments and subsequent data processing, analysis, can deepen our understanding of the structure and principles of the experimental apparatus, while cultivating our patience carefullyexperimental habits and rigorous experimental attitude.

Keywords: basic sensor interesting innovation ability

引言：

1.定义：传感器(Transducer/Sensor)是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。（国标GB7665—2005）敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数（如电阻R，电感L，电容C）或电流、电压等电量。信号转换电路：将转换元件输出的电路参数接入信号调理电路并将其转换成易于处理的电压、电流或频率量。

2.传感器的物理定律

1）守恒定律（能量、动量、电荷量等守恒定律）

2）场的定律（运动场的运动定律，电磁场的感应定律等）

3）物质定律（如虎克定律、欧姆定律等）

4）统计法则

传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究，从而使它成为一个值得注意的发展动向。

正文：

在进行实验之前，认真仔细阅读相关注意事项。由于各模块是完全独立的，所以接线比较繁琐，要认真检查之后，确认接线正确之后，方可通电实验，否则，会烧坏芯片。

设计和思考问题部分，可以查阅相关资料或请教老师完成所要求的内容。

实验时不要晃动或者摇动实验桌以及相关的仪器设备和线路，以免导致线路接触不良，使实验无法正常进行。

实验：

实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥

1.实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

所需模块及仪器设备：

直流恒压源DH-VC2、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。

旋钮初始位置：

直流恒压源DH-VC2±4V档，万用表打到2V

2.实验步骤：

1、了解所需模块、器件设备等，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。测微头在双平行梁后面的支座上，可以上、

2、差动放大器调零：V+接至直流恒压源的+15V,V-接至-15V,调零模块的GND与差动放大器模块的GND相连，V REF与V REF相连，V+与V+相连，V-与V-相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端V P（＋）、反相端V N（－）与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流恒压源；调节调零旋钮使万用表显示为零；注意：差动放大器调零时，电路中不能接入其他部件。

3、根据图1接线R1、R2、R3为电桥模块的固定电阻，R4则为应变片；将直流恒压源的打至±4V档，万用表置20V档。开启直流恒压源，调节电桥平衡网络中的电位器W1，使万用表显示为零；

图1

4、将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使万用表显示最小，再旋动测微头，使万用表显示为零（细调零），并记下此时测微头上的刻度值（要准确无误地读出测微头上的刻度值）。

5、往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移(X)记下万用表显示的值。建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm

万用表显示的电压相应变化）。

7、在托盘未放砝码之前，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度S=ΔU／ΔW，并作出U-W关系曲线，ΔU为电压变化率，ΔW为相应的重量变化率。(重量用W表示，电压用U表示，后面所用，与此相同，不再另作说明。)

(1) 本实验电路对直流恒压源和放大器有何要求？

答：灵敏度正比于直流电流，电压越高灵敏度越高，但供电电压的提高受到应变片的限制，因此需要适当选择。

放大器可以实现电压的放大作用，因此放大供电电压倍数因考虑应变片的消耗限制，适

当选择放大倍数。

(2) 根据原理图，简要分析差动放大器的工作原理。