传感器试验报告解读

1、传感器与自动检测技术及实验实验报告院一系：专 业：年 级：学生姓名：学 号：XXXXXXX 工学院实验报告单课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、实验原理：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：也 R/R = Ke式中A R/ R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，“ Al/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

2、，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，电桥的输出电压反映了相应的 受力状态。单臂电桥输出电压 Uoi=EKe/4。三、实验仪器和设备：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、土15V电源、土 4V电源、万用表（自备）。四、实验内容和步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R、Fb、R、F4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R= F2= F3=R=350Q，加热丝阻值为50 Q左右。2、接入模块电源 15V （从主控相引入），检查无误后，合上主控相电源开关，将实 验模块调节增益电位器

3、Rw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 Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端 Vi相连， 调节实验模块上调零电位器 Rw,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。3、将应变式传感器的其中一个应变片 R （即模块左上方的R）接入电桥作为一个桥臂与 R、民、R接成直流电桥（民、R、R模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw,接上桥路 电源4V （从主控箱引入）如图1-2所示。在电子秤上放上托盘，检查接线无误后，合上 主控箱电源开关。调节 Rw，使数显表显示为零。图1-1应变式传感器安装示意图接主控箱 电源输出接

4、主控箱 电源输出接数显表Vi地图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图4、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200g砝码加完。记下实验结果填入表一，关闭电源。5、根据表一计算系统灵敏度 S，S= u/ W （.沁输出电压变化量； W重量变化量） 计算线性误差： X = Am/yF?sX 100%式中也m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直 线的最大偏差： y ?s满量程输出平均值，此处为200g。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表一单臂电桥输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）XXXXXXX 工学院实验报告单课程名称传感器与自动检测技术实验

5、成绩实验名称实验二金属箔式应变片能实验-半桥性日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、实验原理：不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uq=EK;/2。三、实验仪器和设备：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、土15V电源、土 4V电源、万用表（自备）。四、实验内容和步骤：1、传感器安装同实验一。做实验（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零。接主控箱电接数显表 接主控箱电源输岀 Vi地庁gg 应变传唇器实验模块k林州英

6、験科技有腹肚司图2-1 应变式传感器半桥实验接线图2、根据图2-1接线。Ri、R为实验模块左上方的应变片，注意R应和R受力状态相反， 即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接 入桥路电源土 4V,调节电桥调零电位器 Rw进行桥路调零，实验步骤3、4同实验一中4、5 的步骤，将实验数据记入表二，计算灵敏度 S= u/ W，非线性误差f2。若实验时无数值 显示说明Fb与R为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表二 半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）XXXXXXX 工学院实验报告单课程名称传感器与自动检

7、测技术实验成绩实验名称实验三金属箔式应变片全桥的应用电子秤实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解应变片直流全桥的应用及电路的标定二、实验原理：电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量 对应值，电压量纲（V改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。三、实验仪器和设备：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、土15V电源、土 4V电源。四、实验内容和步骤：1、按实验一中2的步骤将差动放大器调零：按图1-4全桥接线，合上主控箱电源开关 调节电桥平衡电位器 Rw,使数显表显示0.00V。1741(Dp,t1F77I *時屮1T

8、CO &应变饋感器实验摸块杭州英ft科挤莆褊仝旬图1-42、 将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3 （增益即满量程调节），使 数显表显示为0.200V（ 2V档测量）或-0.200V。3、 拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw （零位调节），使数显表显示为0.000V或 -0.000V。4、 重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g,就可 称重，成为一台原始的电子秤。5、把砝码依次放在托盘上，填入表3-16根据上表计算误差与非线性误差。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表3-1重量（g）电压（mv）课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验四金

9、属箔式应变片温度影响实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解温度对应变片测试系统的影响。二、实验原理：电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝的温度系数，应变栅线膨胀系 数与弹性体（或被测试件）的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此当温度变化时，在 被测体受力状态不变时，输出会有变化。三、实验仪器和设备：应变传感器实验模块、数显表单元、直流源、加热器（已贴在应变片底部）四、实验内容和步骤：1、保扌寸实验三实验纟口果。2、 将200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一整数UOi03、将5V直流稳压电源（主控箱）接于实验模块的加热器插孔上，数分钟

10、后待数显表 电压显示基本稳定后，记下读数 UOt，UOt - UOi即为温度变化的影响。计算这一温度变化产生U -U的相对误差6 =Uot Uo1 x100% oUot五、实验数据记录、分析、处理及讨论XXXXXXX 工学院自动化系第10页共37页课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验五电容式传感器的位移特性日期实验所在系学号自动化班级姓名所学专业电气工程及其自动化同组人、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点 二、实验原理：利用平板电容c二A/d和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择 ；、 A、d三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（

11、: 变）、测微小位移（d变）和测量也为（A变）等多种电容传感器。二、实验仪器和设备：电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、相敏检波、滤波模块、数显单元、直流 稳压源。四、实验内容和步骤：1、按图3-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模块，实验线路见图 4-1图4-1电容传感器位移实验接线图Rmsout川 C-vIRG接主控箱数显表3、 将电容传感器实验模块的输出端 V与数显表单元V相接（插入主控箱 V孔），Rw 调节到中间位置。4、 接入土 15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.2mm （参考测量 间隔）记下位移X与输出

12、电压值，填入表4-1。5 、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度 S和非线性误差6 f。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表4-1电容传感器位移与输出电压值X （ mm）V（ mv）课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验六压阻式压力传感器的压力测量实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。二、实验原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起 电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其

13、输出电压的变化反映了所受到的压力变化。三、实验仪器和设备：压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模块、流量计、 三通连接导管、数显单元、直流稳压源土 4V、土 15V。四、实验内容和步骤：1、根据图2-1连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好。将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座边 缘往内压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器接通。这里选用的差压传感器 两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模块连接见图2-2，压力传感器有4端：3端接+4V电源，1端接地线，2端为U+, 4端为U-。1、2

14、、3、4端顺序排列见图2-2。 端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。2、 实验模块上Rw用于调节零位，Rw可调节放大倍数，按图2-2接线，模块的放大器 输出V2引到主控箱数显表的V插座。将显示选择开关拨到20V档，反复调节Rw（ Rw旋到 满度的1/ 3, Rw.旋到满度的中间位置）使数显表显示为零。3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子向上浮起 悬于玻璃管中。5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。6仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在520KP之间每上升1KP分别读取压力表读数，记下相应的数显表

15、值列于表 2-1。7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。8、如果本实验装置要成为一个压力计， 则必须对电路进行标定，方法如下：输入10KPa 气压，调节Rw （低限调节）使数显表显示1.00V，当输入20KPa气压，调节Rw （高限调节） 使数显表显示2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。图2-1压阻式压力传感器测量系统槓帽更联科技頁隈瓷司图2-2压力传感器压力实验接线图接主控箱电源输岀正面地Q14VO-高压咀 低压咀接主控箱数显表Viso ov2 V- 1 地五、实验数据记录、分析、处理及讨论表2-1压力传感器输出电压与输入压力值P（ KP）Vo（ p-p）课程名称传感器与自动检测技

16、术实验成绩实验名称实验七霍尔式传感器的位移特性实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解霍尔式传感器原理与应用二、实验原理：根据霍尔效应、霍尔电势 UH = KJB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进 行位移测量。二、实验仪器和设备:霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源土4V、土 15V、测微头、数显单元 四、实验内容和步骤：1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模块的连接按图5-2进行。1、3 为电源土 4V, 2、4为输出图5-1 霍尔传感器安装示意图2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，Rw旋到满度的中间位置,再调节Rw

17、1使数显表指示为零连线插座编号1、3为电源线2、4为信号输出103IO主控箱 数显表ooo-16V丄霍尔传感器实验模块 杭州英麻科拽有醍公司 图5-2霍尔传感器位移直流激励接线图3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动 0.2m m （参考测量间隔）记下一个读数，直到 读数近似不变，将读数填入表5-1。作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性 误差。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表5-1X （ mm）V（ mv）课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验八霍尔式传感器的应用一一电子秤实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解霍尔传感器用于

18、称重实验的方法。二、实验原理：利用霍尔式位移传感器和振动台加载时悬臂梁产生位移，通过测位移来称重。三、实验仪器和设备：霍尔传感器实验模块、振动台、直流电源、砝码、数显单元。四、实验内容和步骤：1、传感器安装、线路接法与实验七相同。2、在霍尔元件上加直流电压土 4V,数显表为2V档。3、调节传感器连接支架高度，使传感器在磁钢中点位置（要求当振动台无重物时，调 节传感器高度使它在线性段起点），调节Rw使数显表输出为零。4、 在振动台面上中间部分分别加砝码：20g、40g、60g、80g、100g,读出数显表上的 相应值，依次填入表5-2。5、根据表5-2计算该称重系统的灵敏度。&放上未知重物，读出

19、数显表电压值。7、计算出未知重物为g。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表5-2W（ g）V（ mv）XXXXXXX 工学院自动化系第19页共37页课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验九电涡流传感器位移特性实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、实验原理：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。二、实验仪器和设备：电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片 四、实验内容和步骤:1

20、根据图8-1安装电涡流传感器图8-1电涡流传感器安装示意图2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。3、 将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件 （传感器屏蔽层接地）。4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。5、将实验模块输出端Vo与数显单元输入V相接。数显表量程切换开关选择电压 20V 档。6用连接导线从主控台接入+15 V直流电源到模块上标有+15V的插孔中。接主控箱电源输岀+16V (T)02rR3P1UI接主控箱数显表7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm （参考测量间隔）读一个数，直

21、到输出几乎不变为止。将结果列入表8-1。8、根据表8-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时 的最佳工作点，试计算量程为 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）。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表8-1电涡流传感器位移X与输出电压数据X ( mm)V (v)课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。、实验原理：涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料

22、就会有不同的性能。二、实验仪器和设备：除与实验九相同外，另加铜和铝的被测体小圆片 四、实验内容和步骤：1、传感器安装与实验九相同。2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。3、 重复实验九步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表8-2 和表8-3。4、根据表8-2和表8-3分别计算量程为1mn和3mm寸的灵敏度和非线性误差（线性度）。5、比较实验九和本实验所得的结果，并进行小结。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表8-2被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据X （ mm）V （v）表8-3被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据X （ mm）V（ v）XXXXXXX 工学院自动化系第23页共

23、37页课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十一被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。二、实验原理：电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应 的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际 测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。二、实验仪器和设备：直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模块、不同面积的铝被测体、数 显单元。四、实验内容和步骤：1、传感器安装见图8

24、-1，与前面静态特性实验相同。2、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。3、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆片、小圆柱体）进行电涡流位移特性测 定，分别记入表8-5。4、 根据表8-5数据计算目前范围内两种被测体：被测体 1、2的灵敏度，并说明理由五、实验数据记录、分析、处理及讨论表8-5 不同尺寸时的被测体特性数据X （ mm）被测体1被测体2课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十二电涡流传感的应用电子秤实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解电涡流传感器用于称重量的原理与方法。二、实验原理：利用电涡流传感器位移特性和振动台受载时的

25、线性位移，可以组合成一个称重测量系 统。三、实验仪器和设备：电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、直流源、数显表单元、振动台、砝码。四、实验内容和步骤：1、传感器安装与实验十一相同。2、利用实验十中铝材料（铝测片）线性范围，调节传感器安装支架高度，使振动台面 与探头之间距离为线性起点，并且使探头尽量远离振动台的中心磁钢，将线性段距离最近 的一点作为零点记下此时数显表的读数。3、在振动台上加砝码从20g起到200g,（砝码应尽量远离传感器）分别读取数显表读 数，记入表8-4。4、 根据表8-4计算出该称重系统的灵敏度 S,注意和前面作电子秤的实验比较，即可 知梁的重复性能。5、在振动台面上放置一未

26、知物记下数显表的读数。&根据实验步骤5及4，计算出未知物重量。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表8-4电涡流传感器称重时的电压与重量数据W（ g）V (v)XXXXXXX 工学院自动化系第27页共37页课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十三光纤传感器的位移特性实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、实验原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成 丫型光纤，探头为半圆分布, 一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合 后的端部是工作端，即探头，它与被测体相

27、距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后 再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光 电转换器转换的电压量大小与间距 X有关，因此可用于测量位移。三、实验仪器和设备：光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元、测微头、土15V直流源、反射面。四、实验内容和步骤:1、根据图9-1安装光纤位移传感器，两束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。其内 部已和发光管D及光电转换管T相接。图9-1光纤传感器安装示意图2、将光纤实验模块输出端Voi与数显单兀相连，见图9-2接主控箱电源输岀IZO- Q nHX dhirO O图9-2光纤传感器位移实验模块3、调节测微头，使探头

28、与反射平板轻微接触。4、 实验模块接入土 15V电源，合上主控箱电源开关，将Rw1旋转到中间位置，调节Rw2 使数显表显示为零。5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔 0.1mm参考测量间隔）读出数显表值，将其填 入表9-1 o6根据表9-1的数据，分析光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm寸的灵敏度和非线性误差。五、实验数据记录、分析、处理及讨论表9-1光纤位移传感器输出电压与位移数据x (mm)V (v)XXXXXXX 工学院自动化系第30页共37页课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十四光纤传感器测速实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目

29、的：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。二、实验原理：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处 理即可测量转速。三、实验仪器和设备：光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元测转速档、直流源土 15V、转速调节224V, 转动源模块。四、实验内容和步骤：1、将光纤传感器按图5-4装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台中反射点对 准。2、 按图9-2，将光纤传感器实验模块输出 Voi与数显电压表V端相接，接上实验模块上 15V电源，数显表的切换开关选择开关拨到 2V档。用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），合上主控箱电源开关，调节 Rw使数显表显示接近零

30、（0）。再用手转动圆 盘，使光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复、步骤， 直至两者的电压差值最大，再将 Voi与转速/频率数显表Fin输入端相接，数显表的波段开关 拨到转速档。3、将转速调节2-24V，接入转动电源24V插孔上，使电机转动，逐渐加大转速源电压。使电机转速盘加快转动，固疋某一转速，观祭并记下数显表上的读数ni。4、固定转速电压不变，将选择开关拨到频率测量档，测量频率，记下频率读数，根据 转盘上的测速点数折算成转速值 n2。5、将实验步骤4与实验步骤3比较，以转速ni作为真值计算两种方法的测速误差（相 对误差），相对误差r=（n i-n2）/n i） x 1

31、00%五、实验数据记录、分析、处理及讨论nifivin2f2v2n3f3v3课程名称传感器与自动检测技术实验成绩实验名称实验十五Cu50温度传感器的温度特性实验日期所在系自动化班级所学专业电气工程及其自动化学号姓名同组人一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。二、实验原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50oC+150）C的温度。铜电阻有下列优点：1） 在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系R t = R（1+at）32） 电阻温度系数高，a = 4.254.28 X 10- / oC3）容易提纯，价格便宜三、实验仪器和设备：加热源、K型热电

32、偶、Cu50热电阻、温度源、温度传感器实验模块、数显单元、万用 表。四、实验内容和步骤：1、将温度源模块上的220V电源插头插入主控箱面板温度控制系统中的加热输出插座 上。2、同时温度源中“冷却输入”与主控箱中“冷却开关”连接，同时“风机电源”和主控箱中“ +2-+24V电源输出连接（此时电源旋钮打到最大值位置），同时打开温度源开关。3、 注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会 基本参数设定（出厂时已设定完毕）。4、选择控制方式为内控方式，将热电偶插入温度加热源的一个传感器安置孔中。再将K型（对应温度控制仪表中参数 Sn为0,或E型Sn为4）热电偶自由端引线插入主控箱上 的传感器插孔中，红线为正极。它们的热电势值不同，从热电偶分