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1、传感器技术实验指导书软件学院 专业名称 班级 学生姓名 学号 实验成绩辽宁工业大学2012年7月目 录实验一 电阻应变式传感器特性实验3实验二 电容传感器特性实验9实验三 电涡流传感器特性实验13实验四 压电式传感器特性实验17实验五 热电式传感器特性实验20实验六 光电式传感器特性实验（综合性）26实验七 霍尔传感器特性实验（选做）32实验八 测速方法比较实验（选做）37附录一 CSY2000系列传感器实验台说明书41实验一 电阻应变式传感器特性实验一、实验目的1 熟悉电阻应变式传感器的结构。2 了解单臂、半桥和全桥测量电路工作原理和性能。3 比较单臂与半桥、全桥的不同性能，了解各自特点及全
2、桥测量电路的优点。二、基本原理1、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： RRK，式中RR为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，=l/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 Uo1= EK/4。2、对半桥测量电路而言，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UO2EK2。3、全桥测量电路中
3、，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：R1R2R3R4，其变化值R1R2R3R4时，其桥路输出电压U03KE。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、实验仪器及材料1、应变式传感器实验模板（应变式传感器电子秤）、砝码盘、砝码。2、主控箱（数显表、15V电源、4V电源、电源地）。四、实验步骤1、打开实验台左下面的柜门，取出装有如图应变式传感器（电子秤）模板。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，R1R2R3R4350，加热丝阻值为50左右，应变式传感器安装示意图。2、打开实验台右下面
4、的抽屉，取出托盘和短圆柱形砝码图11应变传感器安装图3、关闭主控箱电源，按下面提示为实验模板连线（图1-2中电桥4臂电阻还没就位）。1)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RW3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）。关闭主控箱电源（注意：当Rw3、Rw4的位置一旦确定，就不能改变）。2)将应变式传感器的4个电阻应变片（即模板左上方的R1 R2 R3 R4）接入电桥，接好电桥调零
5、电位器RW1，接上桥路电源4V（从主控台引入）如实验模版图所示。检查接线无误后，打开主控台电源。调节RW1，使数显表显示为零。图12应变传感器接线图4、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。记下实验结果填入表11中（全桥）。5、（1）将应变式传感器的其中2个电阻应变片R1 R2（即模板左上方的R1 R2）接入电桥作为2个桥臂与R6、R7接成直流电桥（R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源4V（从主控台引入）参照实验模版图。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。（2）电子
6、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。记下实验结果填入表11中（半桥）。6、（1）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RW1，接上桥路电源4V（从主控台引入）参照实验模版图。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。（2）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。记下实验结果填入表11（单臂电桥）。五、实验数据处
7、理与分析1、按表11所记录的实验数据， 在同一坐标系下绘制三种电路下的输入输出曲线。表11全桥、半桥、单臂电桥输出电压与加负载重量值重量（g）全桥电压（mV）半桥电压（mV）单臂全桥电压（mV）2、按表1-1数据，分别计算全桥、半桥、单臂三种电路下的系统灵敏度S、非线性误差f1。系统灵敏度SU/W（U输出电压变化量，W重量变化量）和非线性误差f1=m/yF.S 100式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。六、思考题1、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值相同时，即R1=R3，R2=R4，而R1R2时，是否可以
8、组成全桥？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，如何利用这两片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻？3、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为什么？4、单臂电桥时，桥臂电阻应变片应选用：（正）受拉应变片；（负）受压应变片；正、负应变片均可以吗？成绩给定：实验预习操作过程数据分析思考题综合成绩教师签字：实验二 电容传感器特性实验一、实验目的1. 了解电容式传感器结构及其特点；2. 掌握差动电容传感器的工作原理。二、实验内容及原理利用平板电容CAd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、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
9、谷物干燥度（变）测微小位移（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。三、实验仪器及材料1. 电容传感器、测微头；2. 电容传感器实验模板、相敏检波、滤波模板；3. 数显单元、直流稳压源；4. 铜导线若干。四、实验步骤1关闭主控箱电源，准备接线；2按安装示意图2-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上，将电容传感器通过专用连接电缆与电容传感器实验模板插孔相连，利用普通导线连接数显单元和15V直流稳压源；3接通主控箱电源；图21安装示意图4接法正确则测微头左右移动时，数显表有正、负输出。不然得调换接头；5电位器RW调到最大；6调整测微头，使刻度指示在4 mm左右；7调整测微头整体位置，使数显表在
10、2V量程上接近0 mV，（在200 mV之间，）实现粗调，用定位螺丝轻轻固定住测微头，防止整体转动；8旋动测微头，使数显表在2V量程上接近0 mV，（在5 mV之间，）实现细调；9旋动测微头，使刻度指示减少1 mm，确定当前位置-1 mm，记录输出电压值；10旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表21。五、实验数据处理与分析1. 分析、总结实验过程，利用实验数据绘制输出电压与位移的关系曲线。表21电容传感器位移与输出电压值位移（mm）-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81电压（mV）2. 根据表21数据计算电容传感器的系统
11、灵敏度S和非线性误差f。六、思考题1电容传感器实验模板上的L1、L2的作用是什么？2是否可以选用其它测量电路？成绩给定：实验预习操作过程数据分析思考题综合成绩 教师签字：实验三 电涡流传感器特性实验一、实验目的1. 了解电涡流传感器的工作原理和特性。2. 熟悉电涡流传感器的结构及在位移测量中的应用。二、实验内容及原理高频反射式电涡流传感器和金属测片（三种铁片、铝片和铜片）安装于振动台上，如图3-1所式，将电涡流传感器的线圈通以高频电流，则激励线圈产生磁场，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。图31电涡流传感器安装示意图三、实
12、验仪器 实验平台、直流电源、数显单元、计算机及CSY-V8.0软件； 电涡流传感器、振动台、测微头、铁圆片； 电涡流传感器实验模板；4 铜导线若干；四、实验步骤图32 电涡流传感器位移实验接线图1、关闭主控箱电源，观察传感器结构；2、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件，用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有15V的插孔中；3、将实验模板输出端Vo与与通信接口（A）相连（或将V0与数显单元输入端Vi相接，数显表量程切换开关选择电压20V档）；4、开启主控箱电源开关；5、使测微头与传感器线圈端部接触，点击开始按扭，出现静态测量值，改变测微头位置，
13、每0.2mm点击下一步，测量8mm的数据；6、由数显单元读取电压值，在中记录数据。五、实验数据处理与分析1、分析、总结实验过程，利用表3-1中实验数据，绘制输入输出曲线。表31位移（mm）V(mV)位移（mm）V(mV)2. 采用端基法或最小二乘法，分析3mm线性区域的灵敏度和线性度。六、思考题1、请举电涡流传感器应用的例子；2、总结电涡流传感器的特点；改变被测金属片对测量结果的影响。3、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量5mm的量程应如何设计传感器？成绩给定：实验预习操作过程数据分析思考题综合成绩教师签字：实验四 压电式传感器特性实验一、实验目的1. 了解压电式传感器的原理、压电加速度传感器的构成及应用。2. 熟悉和掌握压电传感器的测量振动的原理和方法。二、实验原理压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。（观察实验用压电加速度计结构）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晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速
