2022年传感器实验指导书1.docx

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1、精品学习资源传感器原理与应用实 验 指 导 书陈小玲、韩克 王立功、柳秀山编广东技术师范学院电子与信息学院欢迎下载精品学习资源目 录试验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较1试验二电容式传感器的位移特性试验7试验三差动变压器的性能试验9试验四电涡流传感器位移特性试验11试验五光纤温度传感器性能试验1. 3试验六压电式传感器测量振动试验 1. 4试验七霍尔、光电转速传感器测速试验 1. 6试验八超声波传感器测距试验错误.未定义书签；试验九热释电远红外传感器辐射特性错误.未定义书签；试验十光敏电阻的伏安特性错误.未定义书签；试验十一光敏二极管的伏安特性错误.未定义书签；试验十二光敏三极管的伏安

2、特性错误.未定义书签；试验十三光电耦合器件的输出特性及电流传输比 错误. 未定义书签；试验十四光电耦合器件的沟通耦合试验错误.未定义书签；试验十五光电池的伏安特性错误.未定义书签；附录一多功能数据采集系统软件使用说明 . 错误.未定义书签；附录二温控外表操作说明错误.未定义书签；欢迎下载精品学习资源课程类型：学科专业课课程代码：课程总学时： 试验课程性质：非独立设课课程试验学时：12综合性、设计性试验项目数：2个 4学时 适用专业：电子与通信类开课时间：三年级 一学期开课单位： 电子与信息学院撰写人：陈小玲审定人：王立功试验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、试验目的与要求比较单臂、半

3、桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论；二、试验类型综合型三、试验原理及说明电阻丝在外力作用下发生气械变形时，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 / RK欢迎下载精品学习资源式中R / R 为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l / l为电阻丝长度欢迎下载精品学习资源相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏锐元件，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，电桥的输欢迎下载精品学习资源出电压反映了相应的受力状态；单臂电桥输出电压U O1EK/ 4 ；欢迎下载精品学习资源不同受力方向的两片应变

4、片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得欢迎下载精品学习资源到改善；当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2= EK/ 2 ；欢迎下载精品学习资源全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值： R1= R2= R3= R4，其变化值 R1=R2=R3=R4 时，其桥路输出电压 Uo3= KE；其输出灵敏度比半桥提高了一倍；四、试验主要仪器设备和材料序 号名 称主要用途1应变式传感器试验模块测量模块2应变式传感器感受待测信号3砝码使应变式传感器受力欢迎下载精品学习资源4 15V 电源、 4V 电源供应电源5 数显表显示电压值五、试验步

5、骤应变式传感器已装于应变传感器模块，如图1-1 所示；传感器中各应变片已接入模块的左上方的 R1、R2、 R3、R4，其中 R1= R2= R3= R4=350 ，加热丝阻值为 50 左右；应变片托盘欢迎下载精品学习资源引出线固定垫圈固定螺丝加热丝应变片弹性体限程螺丝模块欢迎下载精品学习资源图 1-1应变式传感器安装示意图一单臂电桥试验1、模块的差分式放大电路调零；接入模块电源 15V从主控箱引入 ，将试验模块调剂增益电位器Rw3 顺时针调剂大致到中间位置，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， 检查无误后， 合上主控

6、箱电源开关，调剂试验模块上调零电位器Rw4 ，使主控箱的电压表显示为零表的切换开关打到 200mV 或 2V 档；关闭主控箱电源； 留意：试验过程中单臂、半桥、全桥的放大器增益必需相同 ；2、接单臂电桥；依据图 1-2 和 1-3 接线；将应变式传感器的其中一个应变片R1即模块左上的 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 ；检查接线无误后，合上主控箱电源开关；调剂Rw 1，使数显表显示为零；3、在电子秤上放置一只砝码，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

7、500g或 200g砝码加完；登记试验结果填入表1-1，关闭电源；表 1-1单臂电桥输出电压与加负载重量值重量 g20406080100120140160180200电压mv 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源接主控箱电源输出加热接数显表V i 地欢迎下载精品学习资源R1欢迎下载精品学习资源接主控箱电源输出+4V-4V接主控箱电源输出欢迎下载精品学习资源图 1-2应变式传感器单臂电桥试验接线图二半桥试验1、模块的差分式放大电路调零；方法同上；2、接半桥电路；依据图 1-4 和 1-5 接线； R1、R2 为试验模块左上方的应变片，留意R2 应和 R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反

8、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 ，调剂电桥调零电位器Rw1 进行桥路调零；欢迎下载精品学习资源R5R1RW1送差分运放欢迎下载精品学习资源R8R6R7+4V-4V图 1-3 单臂电桥接线图欢迎下载精品学习资源接主控箱电源输出接主控箱电源输出接数显表Vi地欢迎下载精品学习资源图 1-4应变式传感器半桥试验接线图欢迎下载精品学习资源R2R1RW1送差分运放欢迎下载精品学习资源R8R6R7+4V-4V图 1-5 单臂电桥接线图3、在电子秤上放置一只砝码，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 500g或 200g砝码加完；登记试验结果填入表1-2；

9、表 1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量 g20406080100120140160180200电压mv 三全桥试验1、模块的差分式放大电路调零；方法同上；2、接全桥电路；依据图 1-6 和 1-7 接线；将应变片传感器的4 个应变片接成全桥；欢迎下载精品学习资源图 1-6 应变式传感器全桥试验接线图欢迎下载精品学习资源R1R2RW1送差分运放欢迎下载精品学习资源R8R4R3+4V-4V图 1-7 全桥接线图3、桥路调零；接好电桥后，检查接线无误后，合上主控箱电源开关；调零电位器Rw 1，使主控箱的电压表显示为零；4、测试验数据；在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读

10、取相应的电压表的数值；登记试验结果填入表1-3，关闭电源；表 1-3全桥输出电压与加负载重量值重量 g20406080100120140160180200电压mv 欢迎下载精品学习资源六、试验数据处理与分析依据表 1-1 运算系统灵敏度 S，S=u /W u 输出电压变化量；W 重量变欢迎下载精品学习资源化量运算线性误差：f1 =m/ y F .S100% ，式中 m 为输出值多次测量时为平均欢迎下载精品学习资源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；七、摸索题1、全桥测量中， 当两组对边 R1、R3 为对边 电阻值 R 相同时， 即 R1= R 3， R2=

11、R4 ，而 R1R2 时，是否可以组成全桥： 1可以 2不行以；2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻.FFR3R1R3R1R4R2R4R2FF图 1-4应变式传感器受拉时传感器圆周面绽开图欢迎下载精品学习资源试验二电容式传感器的位移特性试验一、试验目的与要求明白电容式传感器结构及其特点；二、试验原理及说明欢迎下载精品学习资源利用平板电容 CA / d和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以欢迎下载精品学习资源四、试验内容和步骤1、按图 2-1 安装示意图将电容传感器装于电容传感器试验模块上；差动变压器电容传感器模

12、块测量架测微头图 2-1电容、差动传感器安装示意图2、将电容传感器连线插入电容传感器试验模块上标有如图 2-2 所示；Ti 的插孔中， 试验接线图3、将电容传感器试验模块的输出端控箱 V i 孔， Rw 调剂到中间位置；V o1 与主控箱的数显表单元V i 相接插入主4、接入 15V 电源，旋动测微头推动电容传感器动极板位置，每隔登记位移与输出电压值，填入下表；XXmmV mv 挑选、A 、d 三个参数中，保持两个参数不变，而只转变其中一个参数，就可以有测谷物干燥度变、测微小位移 d 变和测量也为A 变等多种电容传感器；三、试验主要仪器设备和材料序 号1名 称电容传感器试验模块主要用途测量模块

13、2电容传感器感受待测信号3直流稳压电源供应电源4数显表显示电压值欢迎下载精品学习资源接主控箱电源输出图 2-2电容传感器位移试验接线图V i 接主控 箱 数 地 显表五、试验数据处理与分析依据下上表数据运算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差f；六、摸索题试设计利用的变化测谷物湿度的传感器原理及结构；能否表达一下在设计中应考虑哪些因素？欢迎下载精品学习资源试验三差动变压器的性能试验一、试验目的与要求明白差动变压器的工作原理和特性；二、试验原理及说明差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成，依据内外层排列不同，有二段式和三段式，本试验采纳三段式结构；当传感器随着被测体移动时，由于初

14、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，另一只感应电势就削减，将两只次级线圈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、试验主要仪器设备和材料序 号1名 称差动变压器试验模块主要用途测量模块2差动变压器传感器感受待测信号3测微头测位移4直流电源供应电源5音频信号源产生音频信号6双线示波器观看输入输出信号四、试验内容和步骤1、依据图 2-1，将差动变压器装在差动变压器试验模块上；2、将差动传感器输出线插入差动传感器试验模块上标有Ti 的插孔中； 模块上电路依据图 3-2 接线，音频振荡器信号接1、2 端，音频振荡器信号

15、从主控箱中的LV 端子输出，调剂音频振荡器的频率，输出频率为45KHz 可用主控箱的数显表的频率档 fi 来监测，即 LV 与 f i 连接，同时转速 /频率表调至频率档 ；调剂幅度使输出幅度为峰-峰值 V p-p=2V 可用示波器监测 ；接接第第21一二通通36道道示示45波波器器插座管脚编号图 3-2双线示波器与差动变压器连接示意图欢迎下载精品学习资源3、旋动测微头，使示波器其次通道显示的波形峰-峰值 V p-p 为最小铁芯约在中间位置；这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，就另一个方向位移为负；从 V p-p 最小开头旋动测微头，每隔从示波器上读出输出电压V p-p 值填入表 3-

16、1；再从V p-p 最小处反向位移做试验，在试验过程中，留意左、右位移时，初、次级波形的相位关系；X mm-+V p-pmv最小相位表 3-1差动变压器位移X 值与输出电压V p-p 数据表五、试验数据处理与分析试验过程中留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；依据表 3-1 画出 Vop-p -X 曲线，作出量程为1mm 、3mm 灵敏度和非线性误差；六、摸索题1、用差动变压器测量较高频率的振幅，例如1KHz 的振动幅值，可以吗？差动变压器测量频率的上限受什么影响？2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同；欢迎下载精品学习资源试验四电涡流传感器位移特性试验一、试验目的与

17、要求明白电涡流传感器测量位移的工作原理和特性；二、试验原理及说明通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时， 因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量；三、试验主要仪器设备和材料序 号名 称主要用途1电涡流传感器试验模块测量模块2电涡流传感器感受待测信息3测微头测位移4直流电源供应电源5铁圆片被测体6数显单元显示电压值四、试验内容和步骤1、依据图 4-1 安装电涡流传感器；被测体电涡流传感器模块测微头测量架图 4-1电涡流传感器安装示意图2、将电涡流传感器输出线接入试验模块上标有Ti 的插孔中， 作为振荡器的一个元件；3、在测微头端部装上铁质金属

18、圆片，作为电涡流传感器的被测体；4、将试验模块输出端V o 与主控箱的输入端V i 相接；主控箱的电压表量程切换开关挑选电压 20V 档；5、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，登记数显表读数， 然后每隔读一个数，直到输出几乎不变为止；将结果填入表4-1；欢迎下载精品学习资源表 4-1电涡流传感器位移X 与输出电压数据XmmV v五、试验数据处理与分析依据表 4-1 数据，画出 V-X 曲线，试运算量程为1mm 、3mm、5mm 时的灵敏度和线性度可以用端基法或其它拟合直线；六、摸索题1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，假如需要测量5mm 的量程应如何设计传感器？2、用电涡流传

19、感器进行非接触位移测量时，如何依据使用量程选用传感器？欢迎下载精品学习资源试验五光纤温度传感器性能试验一、试验目的与要求运用光纤温度传感器完成温度信号的传输测量；二、试验主要仪器设备和材料序 号名 称主要用途1光纤温度传感器试验模块测量模块2热电偶 E 型感测温度信号3温度掌握源使应变式传感器受力4数显表显示电压值三、试验内容和步骤1、将 YL 系列温度测量掌握仪的“加热方式”、“冷却方式”拨至“内控”方式；选用 E 型热电偶，插在掌握仪上方的测温孔中，而热电偶传感器的输出线分别对应接至掌握仪面板的传感器+和 -端；同时将温度测量掌握仪的标准信号输出Vo 到光纤温度传感器试验模块的输入，将光纤

20、温度传感器试验模块的输出Vo 接主控箱的电压表 Vi ；2、接通 YL 系列温度测量掌握仪的电源，同时设定给定温度值为50oC，适当调剂光纤温度传感器试验模块的放大倍数旋钮RW1 为粗调旋钮、 RW2 为细调旋钮 ；3、重新设定给定温度值为100oC，从 50 oC 开头每隔 1 个 tt = 5oC读出数显表输出电压与温度值，并记入下表；E 型热电偶温度和输出电压数据ToC556065707580859095100Vv 欢迎下载精品学习资源试验六压电式传感器测量振动试验一、试验目的与要求明白压电传感器的测量振动的原理和方法；二、试验原理及说明压电式传感器由惯性质量块和受压的压电陶瓷片等组成；

21、工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷片上产生正比于运动加速度的外表电荷；三、试验主要仪器设备和材料序 号名 称主要用途1压电式传感器试验模块测量模块2压电传感器感受待测信号3振动台产生振动4检波移相低通滤波器模块信号滤波5双线示波器观测输入输出信号四、试验内容和步骤1、压电传感器吸在振动台模块上；将低频振荡器信号接入到振动源的低频输入源插孔；2、将压电传感器输出两端插入到压电传感器试验模块两输入端， 见图 6-1，屏蔽线接地； 将压电传感器试验模块电路输出端 V o1如增益不够大， 就 V o1 接入 IC2 ，V o2

22、 接入低通滤波器 接入低通滤波器输入端 V i，低通滤波器输出 V o 与示波器相连；注： 滤波器为有源低通滤波器，即 +15V 、地、 -15V 要接主控箱的 +15V 、地、 -15V 接主控箱电源输出接V i 主控箱数地 显表图 6-1压电式传感器性能试验接线图欢迎下载精品学习资源3、合上主控箱电源开关，调剂低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动，用示波器的两个通道同时观看低通滤波器输入端和输出端波形；4、转变低频振荡器频率，观看输出波形变化；欢迎下载精品学习资源试验七霍尔、光电转速传感器测速试验一、试验目的与要求明白霍尔、光电转速传感器测量转速的原理及方法；二、试验类型综合型三、试验原

23、理及说明利用霍尔效应表达式UH = K H IB，当被测圆盘上装上N 只磁性体时， 圆盘每转一周，磁场就变化 N 次，霍尔电势相应变化N 次， 输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速；光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本试验装置是反射型的， 传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源射在转盘上，反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲， 将电脉冲计数处理即可得到转速值；四、试验主要仪器设备和材料序 号名 称主要用途1转动源单元测量模块2霍尔转速传感器感受待测信号3光电转速传感器感受待测信号4直流电源 +5V

24、、 2-24V供应电源5数显转速 / 频率表显示转速值五、试验内容和步骤一霍尔传感器测量转速1、依据图 7-1，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面的磁钢；2、将主控箱的 5V直流源加于霍尔元件电源输入端，红线接5V ，黑线接地 ；霍尔、光电电机转盘平台支架欢迎下载精品学习资源工作平台23mm电机欢迎下载精品学习资源学习文档 仅供参考图 7-1霍尔、光电转速传感器安装示意图欢迎下载精品学习资源3、将霍尔转速传感器输出端蓝线插入主控箱的f i 端，同时将转速 /频率表的波段开关拨到“转速”档，此时表显示为转速值；4、将主控箱的 +2 +24V 电源引到转动源的 +2 +24V 插孔，

25、并将 +2 +24V电源端引到主控箱的V i 端，通过电压表可观看转速电源电压的大小；5、调剂 +2 +24V 转速电源的电压使转动速度变化；观看数显表转速显示的变化；登记试验结果填入下表，关闭电源；转速电源电压 V 681012141618转速转速 /分二光电传感器测量转速1、光电转速传感器安装如图7-1 所示，在传感器支架上装上光电转速传感器， 调剂高度，使传感器端面离平台外表2-3mm ，将传感器引线分别插入相应的插孔，其中红色线接入直流电源+5V ，黑色线为接地端，蓝色线输入主控箱fi，转速 /频率表置“转速”档；2、将主控箱的 +2 +24V 电源引到转动源的 +2 +24V 插孔，并将 +2 +24V 电源端引到主控箱的V i 端，通过电压表可观看转速电源电压的大小；同时转动源打到“手动”；3、调剂 +2 +24V 转速电源的电压使转动速度变化；观看数显表转速显示的变化；登记试验结果填入下表，关闭电源；转速电源电压 V 681012141618转速转速 /分六、摸索题1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？2、本试验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢？学习文档 仅供参考欢迎下载