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認(rèn)證類型：機(jī)構(gòu)認(rèn)證

認(rèn)證主體：寧夏凱米世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

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IP屬地：寧夏 上傳時(shí)間：2021-12-03 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：26 大?。?29.26KB 積分：15 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、北京航空航夭大爭(zhēng)b e i h a n g university實(shí)驗(yàn)二傳感器實(shí)驗(yàn)班級(jí)110326班 學(xué)院 3系姓名 閆雪嬌 學(xué)號(hào) 11031129同組者樊婷實(shí)驗(yàn)一溫度傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解各種溫度傳感器（熱電偶、釦熱電阻、pn結(jié)溫敏二極管、半導(dǎo)體熱敏電 阻、集成溫度傳感器）的測(cè)溫原理；2 掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償原理；3. 掌握熱電偶的標(biāo)定過(guò)程；4. 了解各種溫度傳感器的性能特點(diǎn)并比較上述兒種傳感器的性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、熱電偶（k型、e型）、csy2001b型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí) 驗(yàn)臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱主機(jī)）、溫控電加熱爐、連接電纜、萬(wàn)用表：vc9804a，附表 筆及測(cè)溫探頭、萬(wàn)用表：

2、vc9806,附表筆三、實(shí)驗(yàn)原理1. 熱電偶測(cè)溫原理由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同 溫度時(shí)則回路屮產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢(shì)產(chǎn)生，此電勢(shì)即為熱電勢(shì)。b(b)圖中t為熱端，to為冷端，熱電勢(shì)e（=eab（t）_eab（t鳥(niǎo)本實(shí)驗(yàn)中選用兩種熱電偶銀銘一銀硅(k分度)和篠鉛一銅篠(e分度)。2. 熱屯偶標(biāo)定以k分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來(lái)校準(zhǔn)e分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢(shì)的誤差為：式中："校準(zhǔn)被校熱電偶(e型)在標(biāo)定點(diǎn)溫度下測(cè)得的熱電勢(shì)平均值"標(biāo)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶(k型)在標(biāo)定點(diǎn)溫度下測(cè)得的熱電勢(shì)平均值"標(biāo)分標(biāo)準(zhǔn)熱電

3、偶分度表上標(biāo)定溫度的熱電勢(shì)值被校熱電偶標(biāo)定溫度下分度表上的熱電勢(shì)值標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的微分熱電勢(shì)3. 熱屯偶冷端補(bǔ)償熱電偶冷端溫度不為0°c時(shí)，需對(duì)所測(cè)熱電勢(shì)值進(jìn)行修正，修正公式為：e(t, to) = e(t, rl) + e(t1, to)bp：實(shí)際電動(dòng)勢(shì)=測(cè)量所得電勢(shì)+溫度修正電勢(shì)4. 鉗熱電阻鉗熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0°c<t<650°c時(shí)，r=r()(1+at+bt2)式中：rq鉗熱電阻t°c時(shí)的電阻值ro鉗熱電阻在0 °c時(shí)的電阻值a系數(shù)(=3.96847xl031/°c)b系數(shù)(=5.847xl0

4、71/°c2)將鉗熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時(shí)電橋失衡便可測(cè)得相應(yīng)電路 的輸出電壓變化值。5. pn結(jié)溫敏二極管半導(dǎo)體pn結(jié)具有良好的溫度線性，根據(jù)pn結(jié)特性表達(dá)公式可知，當(dāng)可知,當(dāng)一個(gè)pn結(jié)制成后，其反向飽和電流基本上只與溫度有關(guān)，溫度每升高一度，pn結(jié)正向壓降就下降2mv,利用pn結(jié)的這一特性可以測(cè)得溫度的變化。6. 熱放電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇下降這一特性制成的熱敏元件。它呈負(fù)溫度特性，靈敏度高，可以測(cè)量小于0.01 °c的溫差變化。aft金01和熱敏電限的沮度特性曲線7 集成溫度傳感器用集成工藝制成的雙端電流型溫度傳感器，在一定的溫度

5、范圍內(nèi)按lga/k 的恒定比值輸出與溫度成正比的電流，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量即可得知溫度值（k氏 溫度）,經(jīng)k氏攝氏轉(zhuǎn)換電路直接顯示°c溫度值。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開(kāi)熱電偶保護(hù)外套），了解溫控電加熱器工作原理（見(jiàn) 附1）。2. 溫控屯加熱爐屯源插頭插入主機(jī)“220v加熱電源出”插座；熱屯偶插入電加 熱爐內(nèi)，k分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測(cè)試"端，e分度熱電偶接“溫控 端，（注意熱電偶極性不能接反，而冃不能斷偶）；3. 連接主機(jī)的“實(shí)騎模塊電源”至溫度傳感器實(shí)騎模塊電源插座（在后側(cè)板）。4. vc9806型萬(wàn)用表置200mv檔，當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開(kāi)關(guān)倒 向

6、“溫控呻寸，測(cè)e 分度熱電偶的熱電勢(shì)；當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開(kāi)關(guān)倒向“測(cè)試邛寸，測(cè)k分度熱電偶的熱電勢(shì)。記錄電爐溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系。5. 打幵主機(jī)“電源開(kāi)關(guān)"，“測(cè)試設(shè)定"開(kāi)關(guān)倒向“設(shè)定”，調(diào)節(jié)“設(shè)定調(diào)節(jié)”旋鈕，將 溫度設(shè)定在40°c?！凹訜釥t"置“開(kāi)"，“加熱"指示燈亮，溫控電加熱爐加熱；加熱 爐到達(dá)設(shè)定溫度后，“加熱''指示燈滅，“關(guān)閉''指示燈亮，溫控爐在設(shè)定溫度保溫。6. 將“測(cè)試設(shè)定”開(kāi)關(guān)倒向“測(cè)量j用vc9806型萬(wàn)用表分別測(cè)量k型和e型熱電 偶的熱電勢(shì)。7. 用vc9804型萬(wàn)用表測(cè)量冷端

7、溫度。（將溫度探頭連接在萬(wàn)用表的temp”插座, 萬(wàn)用表置于“°c嚀當(dāng)）8. 按照步驟（5）,分別將溫度設(shè)定在40°c、50°c、60°c、70°c、80°c、90°c、 100°c,重復(fù)（6）（7）步，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。9. 按照步驟（5）,分別將溫度設(shè)定在 100°c、90°c、80°c、70°c、60°c> 50°c、 40°c,重復(fù)（6）（7）步，記錄測(cè)量數(shù)據(jù).10重復(fù)（5）（9）步2次。11.其他熱敏電阻步驟同上。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.

8、 原始數(shù)據(jù)給定溫度/°c405060708090100冷端溫度/°c23232323232323k型溫 度熱電勢(shì)/mv0.50.91.31.82.22.62.9冷端補(bǔ)償電勢(shì)/mv0.9190.9190.9190.9190.9190.9190.919實(shí)際電動(dòng)勢(shì)/mv1.4191.8192.262.7193.1193.5193.819測(cè)量溫度/°c39475867788899e型溫 度熱電勢(shì)/mv1.01.42.02.63.33.94.6冷端補(bǔ)償電勢(shì)/mv1.3731.3731.3731.3731.3731.3731.373實(shí)際電動(dòng)勢(shì)/mv2.3732.7733.37

9、33.9734.6735.2735.973測(cè)量溫度/°c39485969788799鉗熱電阻輸出電壓/mv20.33&168.3113.9146.8160.5204pn結(jié)溫敏二極管輸出電壓/mv21.774.6143.6263339401504半導(dǎo)體熱敏電阻輸出電壓 /v1.751.571.401.1210.9700.8670.719集成溫度傳感器輸出電壓 /v0.3820.4040.4350.4950.5330.5500.6072. 數(shù)據(jù)處理及分析熱電偶測(cè)溫電壓一溫度曲線10011.522.533.544.555.56電壓（mv90-to7'6d504(p)吆?93

10、0(1)熱電偶e型熱電偶的標(biāo)定(以k分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來(lái)校準(zhǔn)e分度熱電偶):39475867788799e校測(cè)2.3732.7733.3733.9734.6735.2735.973e標(biāo)測(cè)1.4191.8192.262.7193.1193.5193.819e校分2.3572.8533.5554.1344.8325.4466.250e標(biāo)分1.5701.8992.3532.7263.1833.5564.054ac0.1670.091 0.089-0.154-0.095-0.136-0.042熱電偶測(cè)溫電壓一一溫度曲線通過(guò)查找資料可知：熱電偶測(cè)溫方法測(cè)溫范圉較寬，一般為50°c至160

11、0°c,熱 電偶構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，而且具有較高的準(zhǔn)確度。(2) 鉗熱電阻鉗熱電阻電壓一溫度曲線：鉗熱電阻電壓一溫度曲線9080706050(p)整茨40洱0406080100120140160180200220電壓（mv(3) pn結(jié)溫敏二極管pn結(jié)溫皺二極管電壓一溫度曲線:由于pn結(jié)的正向電壓與溫度間存在良好的線性關(guān)系，廣泛用于1至400k 范圍的溫度測(cè)量。(4) 半導(dǎo)體熱敏屯阻半導(dǎo)體熱敏電阻電壓一溫度曲線:半導(dǎo)體熱皺電阻由于其非線性，測(cè)溫范圍較小，常用于小范圍較高精度的測(cè) 量。但其靈敏度較高，電阻溫度系數(shù)一般為-4.75%/°co(5) 集成溫度傳感器集成溫度傳感器電

12、壓一溫度曲線：集成溫度傳感器典型工作溫度范圍是50至+150°c。與分立元件溫度傳感器 相比，其最大優(yōu)點(diǎn)為小型化、使用方便和成本低廉。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1熱電偶熱電偶工作機(jī)理建立在導(dǎo)體的熱電效應(yīng)上，包括帕爾貼效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。 熱電偶測(cè)溫特點(diǎn)有： 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從50+1600°c均可連續(xù)測(cè)量，若采用特殊材料, 其溫度范圍可擴(kuò)大為1802800 °c o 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。2鉗熱電阻鉗熱電阻測(cè)溫原理是利用熱阻效應(yīng)。鉗熱電阻測(cè)溫特點(diǎn)有： 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在很寬的溫度范圍內(nèi)（1200°c以

13、下）都能保持該特性。 電阻率高，易于加工，可以制成非常薄的鉗箔或極細(xì)的鉗絲等。3.pn結(jié)溫敏二極管pn結(jié)溫敏二極管基木原理是：在一定的電流模式下，pn結(jié)的正向電壓與溫 度之間存在著良好的線性關(guān)系。因此，在不同的溫度下，電壓不同。pn結(jié)溫敏二極管測(cè)溫特點(diǎn)有： 溫度系數(shù)為負(fù)。在一定的電流下，隨著溫度的升高，正向電壓下降。 在1400k范圍內(nèi)，其電壓與溫度之間具有良好的線性關(guān)系。4半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨著溫度變化的性質(zhì)而制成 的溫度敏感元件。半導(dǎo)體中參與導(dǎo)電的是載流子，隨著溫度的升高，價(jià)電子受熱 激發(fā)躍遷到較高能級(jí)而產(chǎn)生的新的電子空穴對(duì)增加，是電阻率減小，另一方面,

14、半導(dǎo)體材料的載流子的平均遷移率增大，導(dǎo)致電阻率增大。在本實(shí)騎中，用到的 是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫特點(diǎn)有：電阻溫度系數(shù)大，測(cè)溫靈敏度高。存在自熱效應(yīng)，在具體使用時(shí)應(yīng)該盡量減小通過(guò)熱敏電阻的電流，以減小自熱 效應(yīng)帶來(lái)的影響。5 集成溫度傳感器工作原理為：晶體管的基極-發(fā)射極電壓在恒定集電極電流條件下，可以認(rèn) 為與溫度呈線性關(guān)系。集成化的溫度傳感器一般釆用對(duì)管差分電路，只要設(shè)法保 持兩個(gè)晶體管的集電極電流密度不變，電阻上的電壓正比于絕對(duì)溫度。集成溫度傳感器測(cè)溫特點(diǎn)： 典型工作溫度范圍是50150°c （223423k）。 分為電壓型和電流型，電壓型輸出的阻抗低，電流型輸出阻

15、抗高。 小型化，使用方便，成本低廉。實(shí)驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式2. 掌握使用電橋電路對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行信號(hào)調(diào)理的原理和方法3 掌握使用應(yīng)變片設(shè)計(jì)電子秤的原理4 .掌握應(yīng)變片的溫補(bǔ)原理和方法二、實(shí)驗(yàn)原理1 應(yīng)變片測(cè)量原理應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè) 試體表面，測(cè)件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生 相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路，即可將電阻變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。2. 應(yīng)變電橋原理電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘 積相等，電橋輸岀為零，在橋臂四個(gè)電阻rl、r2、r3

16、、r4中，電阻的和對(duì)變 化率分別為 rl/rl、ar2/r2> ar3/r3 > ar4/r4 ,當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)， r =羋;當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有r = 竽;用四個(gè)應(yīng)變r(jià)r4a/?片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且r1=r2= r3=r4=r,則有= or3. 稱重原理木實(shí)驗(yàn)選用的是標(biāo)準(zhǔn)商用雙孔懸臂梁式稱重傳感器，靈敏度高，性能穩(wěn)定，四個(gè) 特性相同的應(yīng)變片貼在如圖1所示位置，彈性體的結(jié)構(gòu)決定了r1和r3、r2和r4 的受力方向分別相同，因此將它們串接就形成差動(dòng)電橋。（彈性體中間上下兩片 為溫度補(bǔ)償片）當(dāng)彈性體受力時(shí)，根據(jù)電橋的加減特性其輸出電壓為： o-om mrsr、4.

17、 溫補(bǔ)原理當(dāng)應(yīng)變片所處環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于其敬感柵本身的溫度系數(shù)，自身的標(biāo)稱 電阻值發(fā)生變化，而貼應(yīng)變片的測(cè)試件與應(yīng)變片敏感柵的熱膨脹系數(shù)不同，也會(huì) 引起附加形變，產(chǎn)生附加電阻。為避免溫度變化時(shí)引入的測(cè)量誤差，在實(shí)用的測(cè)試電路中要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本實(shí) 驗(yàn)中采用的是電橋補(bǔ)償法。三、實(shí)驗(yàn)儀器主機(jī)提供可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（±4v、±12v）,應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，雙孔懸臂梁稱重傳感器，稱重祛碼（20克/個(gè)），數(shù)字萬(wàn)用表（可測(cè)溫）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 觀察稱重傳感器彈性體結(jié)構(gòu)及傳感器粘貼位置，將三芯電纜供電線一端與應(yīng)變 式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K相連，期一端與主機(jī)實(shí)驗(yàn)電源相連。2. 將差動(dòng)放大器增

18、益置于最大位置（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，差?dòng)放大器的 輸入端接地。輸出端接電壓表200mv檔。開(kāi)啟主機(jī)電源，用調(diào)零電位器調(diào)整差 動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線，調(diào)零后模塊上的“增益、調(diào)零"電位器 均不應(yīng)再變動(dòng)。3. 按圖3將所需實(shí)驗(yàn)部件連接成測(cè)試橋路（全橋接法），圖中rl、r2、r3和r 均為應(yīng)變計(jì)（可任選雙孔懸臂梁上的一個(gè)應(yīng)變片），圖屮每?jī)蓚€(gè)節(jié)z間可理解為 一根實(shí)驗(yàn)連接線，注意連接方式，勿使直流激勵(lì)屯源短路。（±4v采用主機(jī)電源4. 開(kāi)啟微機(jī)電源，調(diào)節(jié)電橋wd調(diào)零電位器使無(wú)負(fù)載時(shí)的稱重傳感器輸出為零。5. 逐一將舷碼放上傳感器稱重平臺(tái)（共9個(gè)舷碼），調(diào)節(jié)增益電位器，使v

19、out 端輸出電壓與所稱重量成一比例關(guān)系，記錄w （克）與v （mv）的對(duì)應(yīng)值，并 將數(shù)據(jù)填入表1和表2中（按靜態(tài)標(biāo)定步驟進(jìn)行正反三次循環(huán)）°6. 做出v-w曲線。7. 用可測(cè)溫度的萬(wàn)用表測(cè)出環(huán)境溫度大小，并記錄。8. 開(kāi)啟“應(yīng)變加熱"電源，觀察電橋輸出電壓隨溫度升高而發(fā)生的變化，待加熱溫 度達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值后（加熱器加熱溫度約高于環(huán)境溫度30°c）,記錄vout 端輸岀電壓值，用可測(cè)溫度的萬(wàn)用表測(cè)出孔懸臂梁上的溫度，并求出大致的溫飄 av/at,然后關(guān)閉加熱電源，待其冷卻。9. 將圖3屮電阻r2換成一片與應(yīng)變片在同一應(yīng)變梁上的補(bǔ)償應(yīng)變片，重新調(diào)整 系統(tǒng)輸出為零

20、。10. 開(kāi)啟“應(yīng)變加熱”電源，觀察經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)碾姌蜉敵鲭妷旱淖兓闆r，并求出溫 漂，然后與未進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的電路進(jìn)行比較，用文字說(shuō)明比較的結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1 原始數(shù)據(jù)增加舷碼過(guò)程w （克）020406080100120140160180第一次 （mv）0.84&696.6145.4194.9242292341391440第二次匕（mv）-0.347.195.6144.8193.6243292342392441第三次匕（mv）-0.248.196.1144.4193.5244294343392441平均值（mv）0.147.9396.1144.9194243292.7342391.74

21、40.7減小祛碼過(guò)程w （克）180160140120100806040200笫一次 （mv）44039234429424619714797.147.5-2.2第二次k（mv）441394345296247198148.498.849.20.9第三次v, （mv）441394345296247197148.09&549.10.5平均值（mv）440.7393.3344.7295.3246.7197.3147.898.148.61.22.vw曲線vw曲線caw) >h3tf由圖可見(jiàn)，vw曲線兒乎為一條直線，說(shuō)明應(yīng)變式傳感器的線性度很好。3. 滯回曲線満回曲線45060 80 100

22、 120140160質(zhì)量w (g)00250200150aw) >出£00402040正行程 反行程180由圖可見(jiàn)，正行程與反行程的標(biāo)定曲線幾乎重合，說(shuō)明遲滯誤差比較小。遲滯誤差：爲(wèi)=（）?）io。 = 0.42% （以擬合直線為參考直線）, 2%由數(shù)據(jù)上來(lái)看遲滯誤差很小。4. 溫度補(bǔ)償未加補(bǔ)償應(yīng)變片：加熱前溫度穩(wěn)定后溫度（°c）2246電壓（mv）-37.4-12.5溫漂：- = i/r加補(bǔ)償應(yīng)變片:加熱前溫度穩(wěn)定后溫度（°c）2446電壓（mv）73.37&1溫漂:= 0-2mv/r通過(guò)對(duì)比以上兩組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，采用補(bǔ)償片后溫漂明顯減小，也就是說(shuō)選用

23、補(bǔ) 償應(yīng)變片可以有效地起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。?shí)驗(yàn)三光纖光電傳感實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解光纖傳感器原理及位移測(cè)量的原理；2. 了解光敏電阻和光電開(kāi)關(guān)的工作原理及應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，示波器：ds5062ce,微機(jī)電源：wd990型，±12v, 萬(wàn)用表：vc9804a型，電源連接電纜，螺旋測(cè)微儀三、實(shí)驗(yàn)原理1. 光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻，工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)，當(dāng)摻雜的半導(dǎo)體 薄膜表面受到光照時(shí)，其導(dǎo)電率就發(fā)生變化。不同的材料制成的光敏電阻有不同 的光譜特性和時(shí)間常數(shù)。由于存在非線性，因此光敏電阻一般用在控制電路中,不適用作測(cè)量元件。信號(hào)變換器 v。圖1光敏

24、電阻應(yīng)用電路示意21if狀電僵2尢鼻體圖2光敏電阻圖2. 紅外發(fā)光管與光敬三極管光敏三極管與半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)類似，但通常引出線只有二個(gè)，當(dāng)具有光敏 特性的pn結(jié)受到光照時(shí)，形成光電流，不同材料制成的光敏三極管具有不同的 光譜特性，光敏三極管較之光敏二極管能將光電流放大（1+hfe）倍，因此具有 很高的靈敏度。與光敬管相似，不同材料制成的發(fā)光二極管也具有不同的光譜特性，由光譜特 性相同的發(fā)光二極管與光敏三極管組成對(duì)管，安裝成如圖3形式，就形成了光電 開(kāi)關(guān)（光耦合器或光斷續(xù)器）。2（b>1 一近伍外發(fā)光二flht 2光三3-支集 4 一引霹透過(guò)型光輛續(xù)卷的結(jié)構(gòu)圖3透過(guò)型光斷續(xù)器結(jié)構(gòu)3. 光纖

25、傳感器反射式光纖傳感器工作原理如圖4所示，光纖采用y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖 合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一束為光源發(fā)射，近紅外二級(jí)管發(fā) 出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測(cè)物，由被測(cè)物反射旳光信號(hào)經(jīng)接收光纖傳輸 至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定 的比例關(guān)系，通過(guò)對(duì)光強(qiáng)的檢測(cè)就可得知位置量的變化。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一） 光敏電阻實(shí)驗(yàn)i觀察光皺電阻，分別將光敏電阻置于光亮和黑暗z(mì)處，測(cè)量其亮電阻和暗電阻, 暗屯阻和亮電阻之差為光電阻值。記錄亮電阻和暗電阻。在給定工作電壓下，通 過(guò)亮電阻和暗電阻的電流為亮電流和暗電流，其差為光敏電阻的光電流。光電流 越大，靈敏

26、度越高。2. 在光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，將光敏電阻接入暗燈控制電路的輸入端插座。3. 連接微機(jī)電源和光纖光電傳感器電源接口，其屮電纜的橙藍(lán)線為+12v, 口藍(lán)線 為12v,隔離皮（金色）為地，切記勿接錯(cuò)!4. 暗燈控制電路輸出端vout接萬(wàn)用表和示波器；萬(wàn)用表置電壓檔；打開(kāi)電源開(kāi)關(guān) 和示波器、萬(wàn)用表開(kāi)關(guān)。5. 改變光敏電阻的光照程度，觀察示波器、萬(wàn)用表的變化，記錄變化現(xiàn)象；調(diào)節(jié) “光電阻喑燈控制”旋鈕，觀察不同光照強(qiáng)度下輸出電壓的變化情況，記錄變化現(xiàn) 象。（-） 光電開(kāi)關(guān)1. 觀察光電開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)：傳感器是一個(gè)透過(guò)型的光斷續(xù)器，工作波長(zhǎng)3屮n左右，可 以用來(lái)檢測(cè)物體的有無(wú)，物體運(yùn)動(dòng)方向等。屮搔收

27、光殲t 光灣光纖x! p& !射 :體x ：位移01234$67mm圖4反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線2. 連接光斷續(xù)器與光斷續(xù)器的插孔（r、g、b分別連接紅線、綠線、黑線）連接 電源與光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源接口，示波器接光斷續(xù)器的變換器輸出端 vouto3. 打開(kāi)電源，用手轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)葉片分別擋住與離開(kāi)傳感光路，觀察輸出端信號(hào) 波形。4. 調(diào)節(jié)“電機(jī)轉(zhuǎn)速控制,旋鈕，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，在示波器上觀察vout端連續(xù)方波信號(hào)輸 出，記錄方波信號(hào)的特性（周期、頻率等），計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速（最后以轉(zhuǎn)/分 為單位）。轉(zhuǎn)速測(cè)量公式為：轉(zhuǎn)速=頻率示值一25. 記錄幾個(gè)不同轉(zhuǎn)速的方波圖形，求出電

28、機(jī)轉(zhuǎn)度，寫(xiě)入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（三）光纖傳感器1. 觀察光纖結(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)儀所配的光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根導(dǎo)光纖維組 成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。2. 電源與光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源接口；連接光纖探頭至光纖位移傳感器的 “光纖探頭接入"插孔；光纖探頭裝到光纖探頭安裝支架上，探頭垂直對(duì)準(zhǔn)反射片 中央（鍍輅圓鐵片），螺旋測(cè)微儀裝到支架上，以帶動(dòng)反射鏡片位移。3. 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，光纖位移傳感器變換器的vout端接電壓表，適當(dāng)調(diào)節(jié)“光纖變 換增益”旋鈕及光線探頭和螺旋測(cè)微儀的位置，使當(dāng)最大電壓處不飽和。4首先旋動(dòng)測(cè)微儀使其刻度為0,調(diào)節(jié)探頭緊貼反射鏡片（如兩表面不平行可稍 許扳動(dòng)光纖

29、探頭角度使兩平而吻合），此時(shí)vouto,然后旋動(dòng)測(cè)微儀，使反射鏡 片離開(kāi)探頭，每隔0.2mni記錄一數(shù)值，直到無(wú)法記錄數(shù)據(jù)為止。將數(shù)據(jù)填入表1。5. 根據(jù)表格所列結(jié)果，作出電壓位移曲線，指出線性工作范圍。觀察光纖傳感器 輸出特性曲線的前坡與后坡波形，通常測(cè)量用的是線性較好的前坡范圍。五、數(shù)據(jù)處理1.光敏電阻的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并進(jìn)行分析現(xiàn)象：將光敏電阻置于光亮和黑暗之處，測(cè)量其亮電阻為3.27rq，暗電阻 為548kqo則光電阻值r=r暗r亮=544.73kq當(dāng)光敏電阻的光照程度較強(qiáng)吋，led燈不亮，燈剛好滅的時(shí)候萬(wàn)用表輸出 電壓ul=113.7mv；當(dāng)光敏電阻的光照程度較弱時(shí)，led燈亮，萬(wàn)用表輸出電壓 u2=2.01v,光照程度變化時(shí)，示波器波形有跳變。順時(shí)鐘調(diào)節(jié)“光電阻暗燈控制” 旋鈕，萬(wàn)用表輸出電壓從113.7mv突然增加為2.01vo分析：由半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻，工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)，當(dāng)摻雜的 半導(dǎo)體薄膜表面受到光照吋，其導(dǎo)電率就發(fā)生變化，從而輸出電壓就發(fā)生變化。 由于存在非線性，因此光敏電阻一般用在控制電路中，不適用作測(cè)量元件。2.光電開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)速測(cè)量公式為：轉(zhuǎn)速=頻率示值一2方波頻