传感器实验汇总

北京联合大学

实验报告

课程（项目）名称：检测与转换技术学院：专业：

班级：学号：

姓名：成绩：

2012年12 月 5 日

实验一热电偶原理及现象 ( T )型

一、任务与目的

了解热电偶的原理及现象

二、原理（条件）

－15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F／V表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主副电源

旋钮初始位置：F／V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大（1-100倍）。

三、内容与步骤

（1）了解热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫

做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。具体热电偶原理参考

教课书。

（2）了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜＿康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片

梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁

的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。、（3）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Vi 相连；开启主、副电源；调节差动

放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为

零，关闭主、副电源。

（4）按图1接线。记录下自备温度计的室温（18）。

图1

（4）将－15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F／V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F／V表显示的读数E=0.48。

（5）根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0) 其中：t ------热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。

tn------热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。

0------0℃

1．热端温度为t,冷端温度为室温时热电势。Eab(t,tn)=(f/v显示表

E)/100*2(100为差动放大器的放大倍数，2为二个热电偶串联)。

2．热端温度为室温，冷端温度为0℃，铜－康铜的热电势：Eab(tn,to):查

以下所附的热电偶自由端为0℃时的热电势和温度的关系即铜－康铜热

电偶分度表，得到室温（温度计测得）时热电势。

3．计算：热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势，Eab(t,to),根据计算结果，查分度表得到温度t。

（6）实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器－15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去－15V电源连接线）其它旋钮置原始位置。

四、数据处理（现象分析）

已知：E=0.48, tn=18℃

Eab(t,tn)=(f/v显示表E)/100*2

Eab(t,tn)=0.48/(100*2)=0.0024

所以 Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0)

= Eab(t,18℃)+Eab(18℃,0℃)

=0.0024+0.798=0.8004

查表得：t=20℃

五、结论

思考：（1）为什么差动放器接入热电偶后需再调差放零点？

答：差动放大器的最显著特点就是电路的对称性，在没接入热电偶的时候，电路有可能已经调到零输出。接入热电偶，有可能破坏了电路的对称性，所以需再调差放零点。

（2）即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也了会有很大误差，为什么？

答：绝缘变差而引入的误差：如热电偶绝缘保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时会很大。

热阻误差：高温时，如保护管上有一层煤灰、尘埃附在上面，则会使热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。

热电偶的工作原理是基于热电效应。温度计算主要基于中间温度定律

即Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0)

其中的误差主要有绝缘变差而引入的误差和热阻误差。

六、参考资料

传感器与检测技术（第三版）

七、评语

实验二差动变面积式电容传感器的静态及动态特性一．实验目的：了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。

二．所需单元及部件：电容传感器、电压放大器（选用差动放大器）、低通滤波器、Ｆ／V 表

有关旋钮的初始位置：

电压放大器增益旋钮置于中间，Ｆ／V表置于Ｖ表２Ｖ档，测微头调整为10mm（高度可根据实际情况略作改动），使电容器动片处在电容极板的中间位置。

测微头主尺（1mm）;副尺(0.01mm),副尺转动一圈是0.5mm,副尺上一共有50个格，每格表示0.01mm。

三．实验原理：

电容式传感器有多种形式，本仪器中差动变面积式。传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于震动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为 Cx1 ，下层定片与动片形成的电容为 Cx2 ，当将 Cx1 和 Cx2 接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。（……公式）

四．实验步骤：

（１）按图2接线。

信号转换过程：电容－>电压－>电压放大－>直流电压－>数字显示

电容放大器

图2

（２）F／V表打到20V，调节电容变换器（电容放大器）增益，使输出为零。

（３）转动测微头,每次0.1mm，（可根据实际情况决定每次转动测微头的位移数）记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片覆盖

面积最大为止。

（４）计算系统灵敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应的梁端位移变化），并作出Ｖ－Ｘ关系曲线。（画出线性特性较好的区域，并计算这