《傳感器原理及應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、kkk傳感器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書測(cè)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片-單臂 半臂 全橋性能實(shí)驗(yàn)kkk實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂、半臂、全電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：AR/R=K&式中：AR/R為:AR/R電阻絲電阻相對(duì)變化為應(yīng)變靈敏系數(shù)，L/L為電阻絲長(zhǎng)度相 對(duì)變化， 金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被 測(cè)部件受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓Uo=Ek?/4

2、o在半橋性能實(shí)驗(yàn)中，不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊， 電橋輸岀靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路 輸出電壓Uo=Ek?/2o在全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋 對(duì)邊，不同的接入鄰邊，當(dāng)應(yīng)變片初始阻力值：R仁R2=R3=R4,其變化值A(chǔ)R仁AR2=3=出4時(shí)，其橋路輸出電壓U o=Ek?o其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均 得到改 善。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉?yīng)變式傳感器、慈碼、數(shù)顯表、5V、4V直流電源、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 根據(jù)電子電路知識(shí)，實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路連線圖。2、 獨(dú)力完成實(shí)驗(yàn)電路連線

3、。3、 找出這三種電橋輸出電壓與加負(fù)載重量之間的關(guān)系，并作出Vo=F（m）的關(guān)系曲線。4、 分析、計(jì)算三種不同橋路的系統(tǒng)靈敏度S=AU/ （AJ輸出電壓變化量，AW重量變化量）和非線性誤差：SfAm/yF sX 100%式中Am為 輸出值（多次kkk測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFs滿量程輸出平均值，此處為200go五、思考題1、 單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。2、 半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。3、 全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（Rl、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)

4、，即R仁R3,R2=R4,而RIM R2時(shí)，是否可以組成全橋: 可以（2）不可以。kkk實(shí)驗(yàn)二壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹U(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器測(cè)量壓力的原理和方法。二、基本原理：擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴(kuò)散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下，根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，基片 產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，我 們把這一變化 引入測(cè)量電路，貝U其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：壓力源、壓力表、壓阻式壓力傳感器、壓力傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、流量?jì)、三通連接導(dǎo)管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源土4隊(duì)土15V。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 根據(jù)

5、電子電路知識(shí)完成電路連接，主控箱內(nèi)的氣源部分、壓縮泵、儲(chǔ)氣箱、流量計(jì)在主控箱內(nèi)部已接好。將標(biāo)準(zhǔn)壓力表放置傳感器支架上， 三通連接管中硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時(shí)請(qǐng)用雙指按住氣源插座邊緣往內(nèi)壓，則硬管可輕松拉 出）。其余兩根軟導(dǎo)管分別與標(biāo)準(zhǔn)表和壓力傳感器接通。將傳感器引線插 頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄小?、 先松開流量計(jì)下端進(jìn)氣口調(diào)氣閥的旋鈕，開通流量計(jì)。3、合上主控箱上的氣源開關(guān)，啟動(dòng)壓縮泵，此時(shí)可看到流量計(jì)中的滾 珠浮子 在向上浮起懸于玻璃管中。4、逐步關(guān)小流量計(jì)旋鈕，使標(biāo)準(zhǔn)壓力表指示某一刻度，觀察數(shù)顯表顯 示電壓 的正、負(fù)，若為負(fù)值則對(duì)調(diào)傳感器氣咀接法。5、仔細(xì)地逐步由

6、小到大調(diào)節(jié)流量計(jì)旋鈕，使壓力顯示在4 14KP之 間，每上升1KP分別讀取壓力表讀數(shù)，記下相應(yīng)的數(shù)顯表值。6計(jì)算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。五、思考題：如果本實(shí)驗(yàn)裝置要成為一個(gè)壓力計(jì)，則必須對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，如何標(biāo)定？kkk實(shí)驗(yàn)三壓電式傳感器測(cè)震動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鞯臏y(cè)量震動(dòng)的原理和方法。二、基本原理：壓電式傳感器由慣性量塊和受壓的壓電片等組成。（仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的震動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶 片上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速度的表面電荷。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：震動(dòng)臺(tái)、壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模板、壓電

7、式傳感 器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉㈦p線示波器。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、壓電傳感器已裝在震動(dòng)臺(tái)面上。2、將低頻震蕩器信號(hào)接入到臺(tái)面三源板震動(dòng)源的激勵(lì)插孔。3、將壓電傳感器輸出兩端插入到壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍍奢斎攵?，與傳感器外殼相連的接線端接地，另一端接Rio將壓電傳感情實(shí)驗(yàn)?zāi)?板電路 輸出端Vol接R6。將壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０咫娐份敵龆薞02接入低通濾波器 輸入端Vi,低通濾波器輸出Vo與示波器相連。4、合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻震蕩器的頻率和幅度旋鈕使震動(dòng)臺(tái)震動(dòng)，記錄示波器波形。5、改變低頻震蕩器的頻率，記錄輸岀波形變化。6、用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)記錄低通濾波器輸入端和輸出端波形。7、求出壓電傳感器的振動(dòng)方程

8、。五、思考題：根據(jù)壓電傳感器的振動(dòng)方程，是否能得到其速度和加速度方程。kkk實(shí)驗(yàn)四差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。二、基本原理：差動(dòng)變壓器由一只初級(jí)線圈和二只次線圈及一個(gè)鐵芯組成，根據(jù) 內(nèi)外層排列不同，有二段和三段式，本實(shí)驗(yàn)是三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器 隨著被測(cè)體 移動(dòng)時(shí)，由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化促使次 級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn) 生變化，一只次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)增加，另一只感應(yīng)電勢(shì)則減少，將兩只次級(jí)反向串接（同名端連接），就引出差動(dòng)輸出。其輸出電勢(shì)反映出被測(cè)體的移動(dòng)量。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙線示波器、差動(dòng)變壓器、音頻 信號(hào)源（音頻震蕩器）、直流電源

9、、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 將差動(dòng)變壓器裝在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀?、 將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄?，接好外圍電路，音頻震蕩器信號(hào) 必須從主控箱中的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻震蕩器的頻率，輸出頻率為45KHZ（可用主控箱的頻率表輸入Fin來(lái)檢測(cè)）。調(diào)節(jié)輸岀幅 度為峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器檢測(cè)）3、 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使示波器第二通道顯示的波形峰-峰值Vp-p最小，這時(shí) 可以左 右位移，假設(shè)其中一個(gè)方向?yàn)檎灰?，另一個(gè)方向位移為負(fù)，從Vp最小開始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔02mm從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值， 至少記錄一個(gè)周期的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意左、右位移 時(shí)，初、次級(jí)波 形的相

10、位關(guān)系。4、 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意差動(dòng)變壓器輸出的最小值即為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓 大小。畫出輸出電壓峰值Vop-p位移X曲線，作出量程為土1mm土3mm靈 敏度和非線性誤差。五、思考題：1、用差動(dòng)變壓器測(cè)量較高頻率的振幅，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受什么影響？2、 試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？實(shí)驗(yàn)五位移傳感器特性實(shí)驗(yàn)-霍爾式、電渦流式、電容式(一)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)U H=K HIB,當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、霍爾傳感器、直流電源?/p>

11、測(cè)微頭、數(shù) 顯單7L o四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、將霍爾傳感器安裝于實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌稀Ｔ賹鞲衅饕€插頭接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄?，完成?shí)驗(yàn)電路的連線。2、開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置并使數(shù)顯表指示為 零。3、測(cè)微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)0. 2mm記下一個(gè)輸出電壓讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變。4、作出V -X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？(-)電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性?；驹恚和ㄒ愿哳l電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流 效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損

12、耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位kkkkkk移測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、將電渦流傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓闹Ъ苌稀?、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)平繞扁線圈。3、將電渦流傳感器輸出線接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍢?biāo)有L的兩端插孔中，作為震蕩器的一個(gè)元件。4、在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。5、用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入土15V直流電源接到模板上標(biāo)有+15V的插孔中。6、使測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關(guān)，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔02mm讀一個(gè)數(shù)，直到輸出電壓幾乎不變?yōu)橹埂?、畫出V X曲

13、線，根據(jù)曲線找岀線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí) 的最佳工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為1mm、3mm及5mm時(shí)的靈敏度和線 性度（可以丿IJ端基法 或擬合直線法）。六、思考題：1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)？2、電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)量程選用傳感器。（三）電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。kkk基本原理：利用平板電容C= A/d和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式，通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇&、A、d三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變 其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（變），測(cè)微小位移（d變）和測(cè)量液位（A變）等多種電容傳感器。實(shí)驗(yàn)六轉(zhuǎn)速的測(cè)量磁電式

14、、光電式、霍爾式(-)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯烹娛絺鞲衅鳒y(cè)量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線 圈中感應(yīng)電勢(shì)e=-d /dt發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入N個(gè)磁棒時(shí)，每 轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn) 生N次的變化，通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)的電路即可以測(cè)量轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：磁電式傳感器、數(shù)顯單源測(cè)速檔、直流電源2-24Vo四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、根據(jù)磁電式傳感器原理，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)電路的連線。磁電式傳感器端 面離轉(zhuǎn)動(dòng) 盤面2mn左右，并且將磁電傳感器中心對(duì)準(zhǔn)磁鋼中心。2、使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)速電源從5V起，每增加5V電壓記錄一組轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù)。3

15、、 作出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速電壓關(guān)系曲線。五、 思考題：為什么說(shuō)磁電式傳感器不能測(cè)很低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)說(shuō)明理由。(二)光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆展怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。乙基本原理：光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型兩種，在透射型的實(shí)驗(yàn)裝 置上，傳感 器kkk端部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光通過(guò)轉(zhuǎn)盤上開孔透射后，由光電管接收并轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)。由于轉(zhuǎn)盤上有相間的6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速及孔數(shù)有關(guān)的脈沖，將 電脈沖計(jì)數(shù)處理可得到轉(zhuǎn)速值。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：光電轉(zhuǎn)速傳感器、直流電源+5V、轉(zhuǎn)動(dòng)源及224V直流電源、數(shù)顯單7TSo四、 實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、將光電傳感器安裝在三源板上，利用電子電

16、路知識(shí)，把三源板上的電源+5V、地、 輸出與主控箱上的電源+5V、地、數(shù)顯表上的輸入端相連。數(shù)顯表轉(zhuǎn)換開關(guān)打到轉(zhuǎn)速 檔。將轉(zhuǎn)速源電源224V輸出旋到最小，接到轉(zhuǎn)動(dòng)源電源24V插 孔上。完成電路接 線，并畫出電路接線圖。2、 將轉(zhuǎn)速源電源輸出旋到4V開始記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速，以后每增加2V記一次電機(jī) 轉(zhuǎn)速，至U 20V為止。3、作出轉(zhuǎn)速源電源電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。4、 分析、計(jì)算轉(zhuǎn)盤上單孔時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速五、 思考題：光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速與磁電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速、霍爾式傳感器測(cè)速比較哪種方法最 簡(jiǎn)單、方便。（三）霍爾測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、 基本原理：利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：當(dāng)被測(cè)圓

17、盤上裝上N只磁性體時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng)就變化N次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢(shì)通過(guò)放 大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)量被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。kkk需用器件與單元：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、直流源+5V、轉(zhuǎn)動(dòng)源2-24V、轉(zhuǎn)動(dòng)源單元、數(shù)顯單 元的轉(zhuǎn)速顯示部分。三實(shí)驗(yàn)步驟：1將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上，探頭對(duì)準(zhǔn)反射面內(nèi)的磁鋼。2將5V直流源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源端（1號(hào)接線端）3.將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（2號(hào)接線端）插入數(shù)顯單元FIN端，3號(hào)接線端接地。4.將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的+2V-24V轉(zhuǎn)速電源接入三源板的轉(zhuǎn)動(dòng)電源插孔中。5.將數(shù)顯單元上的開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。6調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電壓使轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化。觀察數(shù)

18、顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化。思考題：1利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上有否限制？2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？kkk實(shí)驗(yàn)七集成溫度傳感器的特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獬Ｓ玫募蓽囟葌鞲衅骰驹?、性能與應(yīng)用。二、基本原理：集成溫度傳感器將溫敏晶體管與相應(yīng)的輔助電路集成在同一芯片上，它能直接給出正比于絕對(duì)溫度的理想線性輸出，一般用于-50C150C之間溫度測(cè)量，溫敏晶體管是利用管子的集電極電流恒定時(shí)，晶體管的基極、發(fā) 射極電壓與溫度成線性關(guān)系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產(chǎn)時(shí)的離 散性，均采用了 特殊的差分電路。集成溫度傳感器有電壓型和電流型兩種，電流輸出型集成溫度傳感 器，在一定溫度下，它相當(dāng)

19、于一個(gè)恒流源。因此它 具有不易受接觸電阻、引線電阻、 電壓噪聲的干擾。 具有很好的線性。 本實(shí) 驗(yàn)采用的是國(guó)產(chǎn)的AD590o它只需要一種電 源 （+4V一+30V）o即可實(shí)現(xiàn)溫 度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣 電阻（本實(shí)驗(yàn)中為R2）即可實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。它使用方便且電流型比電壓型的測(cè)量精度更高。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：溫度控制單元、加熱源、集成溫度傳感器、溫度傳感器實(shí) 驗(yàn)?zāi)?板、數(shù)顯單元、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 將K型熱電偶測(cè)試端插入臺(tái)面三源板加熱源的一個(gè)傳感器安置孔中，做環(huán)境溫度監(jiān)控用。2、 集成溫度傳感器接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０?。根?jù)電子電路知識(shí)，完成實(shí)驗(yàn)電路的所有接線，并 畫出接線電

20、路圖。3、 實(shí)驗(yàn)中設(shè)定溫度從40C開始，建議溫度控儀表每隔5C設(shè)定一個(gè)點(diǎn)（至少 十個(gè)點(diǎn)），并記下數(shù)顯表上相應(yīng)的讀數(shù)電壓值，注意上線不能超過(guò)125 Co4、 作岀集成溫度傳感器的輸出電壓與溫度變化的關(guān)系曲線。kkk5、 據(jù)誤差與數(shù)據(jù)處理知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、處理。計(jì)算出在所得數(shù)據(jù)范圍內(nèi)集成溫 度傳感器的非線性誤差。五、思考題：我們知道在一定的電流模式下PN結(jié)的正向電壓與溫度之間具有較好的線性關(guān)系，因此就有溫敏二極管。利用開關(guān)二極管或其它溫敏二極管在50C100C之間，作溫度特性，然后與集成溫度傳感器相同區(qū)間的溫 度特性進(jìn)行比較，從線性看溫度傳感器線性優(yōu)于溫敏二極管，試說(shuō)明理由。kkk實(shí)驗(yàn)八鉗電阻

21、測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏Q電阻的特性與應(yīng)用。二、基本原理：利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，熱電阻用于測(cè)量時(shí)，要 求 其材料電 阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線 性關(guān)系。常用鈉 電阻和銅電阻、鉗電阻在0 630. 74C以內(nèi)，電阻Rt與溫 度t的關(guān)系為：Rt=Ro(l+At+Bt2), Ro系溫度為0C時(shí)的電阻。本實(shí)驗(yàn)Ro=100Q, At=3. 9684*10 - 2/C, B=-5. 847*107廠C,鉗電阻現(xiàn)在是三線 連接，其中一端接二根引線主要為消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：加熱源、K型熱電偶、PtlOO熱電阻、溫度控制單元、溫 度傳感器實(shí)驗(yàn) 模板

22、、數(shù)顯單元、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 取K型熱電偶作為環(huán)境溫度的標(biāo)準(zhǔn)， 將PtlOO鉗電阻接入溫度傳感器 的實(shí)驗(yàn)?zāi)?板，完成外部電路的接線，2、 合上主控箱電源開關(guān)，使模板上的電橋平衡，橋路輸出在室溫下輸出為零，加 土15V運(yùn)放電源，使數(shù)顯單元顯示為零。3、 在常溫基礎(chǔ)上，將設(shè)定的溫度值按間隔t=5C讀取數(shù)顯表值，不少于10組 數(shù)，并作出輸出電壓與溫度的關(guān)系曲線。五、思考題：根據(jù)電壓、溫度的關(guān)系曲線，計(jì)算其非線性誤差。kkk實(shí)驗(yàn)九濕度傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉂穸葌鞲衅鞴ぷ髟砑皯?yīng)用。二、基本原理：濕敏元件主要有電容式和電阻式兩種。電容式濕敏元件采用高分子薄 膜為感濕材料，用微電子技

23、術(shù)制作，其電容值隨濕度呈線性變化，當(dāng)將濕敏元件 接入測(cè)量電路時(shí)，輸出電壓值隨濕度線性變化。電阻式濕敏元件其電阻值的對(duì)數(shù) 與相對(duì)濕度接近線性關(guān)系，同樣可用于檢測(cè)相對(duì) 濕度。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：濕敏傳感器（內(nèi)含測(cè)量電路）、直流電源5V、數(shù)顯單元、濕棉花 球。四、實(shí)驗(yàn)方法和要求：1、 將濕度傳感器三根接線：1號(hào)線接電源+5V,2號(hào)線為輸出、 接到主控箱的Vin端,3號(hào)線接地。2、 打開電源開關(guān)，先預(yù)熱35分鐘時(shí)間，然后往有機(jī)玻璃濕敏腔中加入少量 干燥劑，放上傳感器，等到顯示單元穩(wěn)定后記下數(shù)值。再拿出干 燥劑，在試 管中加入濕棉花球，放上傳感器，等到顯示穩(wěn)定后記下數(shù)顯值，比較前后變 化量。五、思考題：說(shuō)明輸

24、出電壓與濕度的關(guān)系。kkk傳感器原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)提要第1章傳感器概述傳感器的定義（GB766手87定義），傳感器的組成（框圖），敏感元件，轉(zhuǎn)換元 件（傳感元件），信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路（調(diào)理電路），傳感器的作用，傳感器在科技 發(fā)展中的重要性，傳感器的基本應(yīng)用系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)框圖，控制系統(tǒng)框圖，傳感器的 發(fā)展動(dòng)向。第2章傳感器的特性什么是傳感器的特性，物理量、化學(xué)量（信號(hào)）隨時(shí)間變化的兩種形態(tài)，靜態(tài)特 性及其意義和定義表達(dá)式（量程、線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、分辨率），奇次 非線性項(xiàng)，偶次非線性項(xiàng)，動(dòng)態(tài)特性，激勵(lì)，響應(yīng)，理想特性，標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，零階 系統(tǒng)的特點(diǎn)，一階系統(tǒng)的特點(diǎn)，二階系統(tǒng)的特點(diǎn)。各階系統(tǒng)

25、對(duì)正弦波和階躍波的響應(yīng) 特性。第3章傳感器中的彈性敏感元件彈性變形，彈性元件在傳感器技術(shù)中的作用（二種），彈性元件的靈敏度，彈性 元件的串聯(lián)、并聯(lián)與靈敏度的關(guān)系。常見(jiàn)彈性敏感元件（彈性圓柱、懸臂梁、扭轉(zhuǎn) 棒、圓形膜片和膜盒、波汶管、薄壁圓筒）及其基本特性。第4章電阻應(yīng)變式傳感器電阻的應(yīng)變效應(yīng)，應(yīng)變的表示，泊松系數(shù)的物理意義，應(yīng)變靈敏系數(shù)及其物理意 義，金屬應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)，橫向效應(yīng)的來(lái)源、有害性、及其克服方法，半導(dǎo)體應(yīng)變片的 特點(diǎn)，三種直流電壓源電橋的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)（靈敏度、非線性、溫度補(bǔ)償作用），應(yīng)變 片溫度誤差產(chǎn)生的原因，溫度補(bǔ)償方法，應(yīng)變式傳感器的一般結(jié)構(gòu)，幾種彈性敏感元 件與電阻應(yīng)變片構(gòu)成傳感

26、器的帖片方法與電路結(jié) 構(gòu)。應(yīng)變式力傳感器、壓力傳感器、 加速度傳感器。公式（5-6、5-19、520521）的應(yīng)用。第5章電容式傳感器基本結(jié)構(gòu)與工作原理，基本測(cè)量量。電容式傳感器的線性及靈敏度（變間隙式、 差動(dòng)變間隙式、變面積式），電容式傳感器的等效電路，電容式傳感器的輸出電路 （交流電橋、運(yùn)算放大器式電路、調(diào)頻電路、差動(dòng)脈寬調(diào)制電路）的原理。邊緣效應(yīng)的影響，電容式傳感器的應(yīng)用（力、壓力、加速度、振動(dòng)、測(cè) 厚）。公kkk式（6-2. 6-7、6-8 6-11. 6-12、6-22）的應(yīng)用。第6章電感式傳感器電感式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，電感式傳感器的直接測(cè)量量，等效電路 （銅損、鐵損），電

27、感式傳感器的結(jié)構(gòu)類型，差動(dòng)電感的結(jié)構(gòu)特征及其特 性。差動(dòng)變 壓器式電感傳感器結(jié)構(gòu)、工作原理，基本測(cè)量量，輸岀特性曲線的意義，零位電壓（零殘余電壓）問(wèn)題（產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)、零位電壓補(bǔ)償、相 敏檢波器的作用）。渦 流的定義，渦流傳感器的類型，高頻反射式測(cè)量原理，低頻透射式測(cè)量原理，測(cè)量電 路，渦流傳感器的應(yīng)用。電感式傳感器的應(yīng)用。第7章壓電式傳感器壓電效應(yīng)及其特點(diǎn)，石英晶體的優(yōu)、缺點(diǎn)，石英晶體的壓電性能（哪些方向有壓 電效應(yīng)），對(duì)能量轉(zhuǎn)換有意義的變形模式，可產(chǎn)生壓電效應(yīng)的晶體的結(jié) 構(gòu)特征，壓電 陶瓷（PZT的優(yōu)、缺點(diǎn)，壓電傳感器的二種等效電路，對(duì)壓電傳感器測(cè)量電路的基本 要求，壓電傳感器測(cè)量電路的

28、作用，測(cè)量電路的種類，電壓放大器的基本結(jié)構(gòu)和主要 特性，電荷放大器的基本結(jié)構(gòu)和主要特性，壓電元件的聯(lián)接方式，壓電式傳感器的應(yīng) 用（加速度傳感器的結(jié)構(gòu)、壓力傳感器）。第8章磁電式傳感器磁電式傳感器的工作原理。動(dòng)圈式（絕對(duì)式，相對(duì)式）、磁阻式磁電傳感 器的結(jié) 構(gòu)、原理和特性，動(dòng)圈式傳感器的直接測(cè)量量。第9章熱電式傳感器熱電偶的結(jié)構(gòu)，熱電極、熱端、冷端的概念，熱電效應(yīng)、珀?duì)柼?yīng)、湯姆遜效 應(yīng)的物理意義，三者的關(guān)系，產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件，熱電偶的基本定律及 其工程意義， 熱電偶的種類，熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償?shù)囊饬x，補(bǔ)償方法（恒溫法、自動(dòng)補(bǔ)償）原 理，熱電偶的實(shí)用測(cè)量電路（4種）。電阻型溫度傳感器的作用原理

29、，兩類電阻型溫 度傳感器，金屬導(dǎo)體（熱電阻）、半導(dǎo)體（熱敏電阻），靈敏度高低與金屬純度的關(guān) 系，鉗熱電阻的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、測(cè)溫范圍及用途，銅 熱電阻的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、測(cè)溫范圍及 用途，三線法和四線法測(cè)量電路、作用原理，三種熱敏電阻的字母表示，各自的典型 特性曲線，電阻式溫度傳感器的典型應(yīng)用電路。二極管溫度傳感器的實(shí)用公式，集成 溫度傳感器的定義，比例絕對(duì)溫 度電路原理，電流型溫度傳感器AD590的特性，AD590勺基本測(cè)量電路和典型測(cè)量電路。第10章光電式傳感器kkk光敏傳感器作用與特點(diǎn)，四類光敏傳感器，光電效應(yīng)的種類及其基本特征，產(chǎn)生 外光電效應(yīng)的條件，光電二極管和充氣光電二極管的結(jié)構(gòu)、原理、用途，

30、測(cè)量電路、 伏安特性曲線，光電倍增管的結(jié)構(gòu)、原理、用途，光電導(dǎo)效應(yīng)，光敏電阻器（暗電 阻、暗電流、亮電阻、亮電流、光電流、光電靈敏度、伏安特 性、光照特性、光譜特 性、響應(yīng)時(shí)間與頻率特性），光敏電阻的典型應(yīng)用，光 生伏特效應(yīng)的概念，光生伏特 效應(yīng)器件的應(yīng)用，光敏二、三極管的特性和基本 應(yīng)用電路，光電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、特 性，光電式傳感器的應(yīng)用。kkk傳感器原理及應(yīng)用教學(xué)大綱一、課程性質(zhì)、地位和作用本課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、計(jì)算機(jī)科 學(xué)與技 術(shù)、機(jī)械工程及其自動(dòng)化、核工程與核技術(shù)等本科專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程理 論嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng)。其任務(wù)是闡述傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)

31、、性 能、參數(shù)、特點(diǎn)以及 傳感器的轉(zhuǎn)換、檢測(cè)電路和傳感器技術(shù)應(yīng)用，為學(xué)生畢業(yè) 后從事和逐步適應(yīng)日新月異 發(fā)展的自動(dòng)化控制及檢測(cè)、光電傳感及光電檢測(cè)科學(xué)提供一定的適應(yīng)能力與基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)對(duì)象、目的和要求本課程適用于電子信息工程、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等本科專 業(yè)。課程教學(xué)目的、要求：(-)從內(nèi)容上，應(yīng)使學(xué)生牢固掌握傳感器與檢測(cè)技術(shù)所必要的基本理論，傳感器 的基本特性，各種傳感器尤其是光電傳感器的基本原理，結(jié)構(gòu)、性能和實(shí)際應(yīng)用。(-)從能力方面，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生在光電傳感器應(yīng)用方面有所 啟發(fā)。(三)從教學(xué)方法上，注意教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，重視基本概念、基本理論和基

32、本技能的培養(yǎng)，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)具體問(wèn)題具體分析，提高綜合分析與評(píng)價(jià)各 種主要問(wèn)題的素質(zhì)和能力，尤其是創(chuàng)新能力。三、相關(guān)課程及關(guān)系本課程的先修課程包括“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“電路分析基礎(chǔ)”等，本課 程的學(xué)習(xí)應(yīng)在學(xué)生掌握一定數(shù)理、電子知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。與此同時(shí)，本課程為后續(xù) 的“光電檢測(cè)”、“通信原理”、“自動(dòng)控制”等課程打下了必要 的理論基礎(chǔ)。四、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)(一)傳感與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)：2學(xué)時(shí)1測(cè)量概論2、測(cè)量數(shù)據(jù)的估計(jì)和處理kkk要求學(xué)生掌握檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)理論，測(cè)量的概念，常用測(cè)量方法，測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu) 成。測(cè)量誤差的表示及性質(zhì)，及誤差的處理等。（二）傳感器概述：2學(xué)時(shí)1傳感器的組成和分類2、傳感器的基本特性要求學(xué)生了解