传感器系统实验介绍

1、 传感器概述传感器概述 1 1传感器的定义传感器的定义 通常将通常将能把非电量转换为电量的器件称为传感器能把非电量转换为电量的器件称为传感器，它实际它实际上是一种功能块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信上是一种功能块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。它是实现测试与自动控制系统的首要环节。如果没有传感号。它是实现测试与自动控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换和器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换和信号处理，或者最佳数据的显示和控制都将无法实现。信号处理，或者最佳数据的显示和控制都将无法实现。传感器传感器技术是现代信息

2、技术的主要内容之一。技术是现代信息技术的主要内容之一。为了适应现代科学技术为了适应现代科学技术的发展，世界众多国家都把传感器技术列为现代的关键技术之的发展，世界众多国家都把传感器技术列为现代的关键技术之一。一。2 2传感器的作用与分类传感器的作用与分类传感器的作用传感器的作用信息的收集；信息数据的交换；控制信息的采集。信息的收集；信息数据的交换；控制信息的采集。传感器的分类传感器的分类 按构成分为：基本型传感器；组合型传感器；应用型传按构成分为：基本型传感器；组合型传感器；应用型传感器。感器。 按作用形式分为：主动性和被动型传感器。按作用形式分为：主动性和被动型传感器。 按变换工作能量供给形式

3、分为：能量变换型和能量控制按变换工作能量供给形式分为：能量变换型和能量控制型。型。 按检测功能可分为：按检测功能可分为：温度、压力、湿度、流量等传感器。温度、压力、湿度、流量等传感器。 按转换现象的范围又可分为：按转换现象的范围又可分为：力学传感器、电磁传感器、力学传感器、电磁传感器、电化学传感器、光电传感器等。电化学传感器、光电传感器等。3 3传感器的特性传感器的特性静态特性：灵敏度与信噪比；线性；时滞；精度；稳定性等。静态特性：灵敏度与信噪比；线性；时滞；精度；稳定性等。动态特性：指对输入信号的跟踪、输入与输出的关系。动态特性：指对输入信号的跟踪、输入与输出的关系。4 4传感器的选用传感器

4、的选用 应根据欲测量的性质和测量条件等选用合适的传感器。应根据欲测量的性质和测量条件等选用合适的传感器。5 5传感器的发展传感器的发展 2121世纪是人们全面进入信息电子化的年代，作为现代信息世纪是人们全面进入信息电子化的年代，作为现代信息技术的三大支柱（技术的三大支柱（计算机技术、通讯技术、传感器技术计算机技术、通讯技术、传感器技术）之一）之一的传感器技术将是的传感器技术将是2121世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。我国从制高点。我国从2020世纪世纪8080年代以来已将传感器技术列入国家高年代以来已将传感器技术列入国家高新技术发展的重点之一。今

5、后发展的方向为：新技术发展的重点之一。今后发展的方向为：传感器的集成化、传感器的集成化、多功能化、智能化多功能化、智能化。 传感器系统实验一 箔式应变片性能研究箔式应变片性能研究一、实验目的：一、实验目的：1.1.了解箔式应变片的性质及应用。了解箔式应变片的性质及应用。2.2.研究应变梁变形时不同电桥的应变输出关系。研究应变梁变形时不同电桥的应变输出关系。3.3.测试并比较各种电桥的输出灵敏度。测试并比较各种电桥的输出灵敏度。 二、实验原理：二、实验原理： 箔式应变片是最常用的测力传感元件，它相当于箔式应变片是最常用的测力传感元件，它相当于一种一种应变电阻片应变电阻片，当其受力发生形变时，敏感

6、栅随同，当其受力发生形变时，敏感栅随同变形，电阻值也随之发生相应的变化。人们变形，电阻值也随之发生相应的变化。人们可通过测可通过测量其电阻的变化来反映受力的大小量其电阻的变化来反映受力的大小。在使用时，通常。在使用时，通常把应变片牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发把应变片牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生形变时，箔式应变片的敏感栅随同变形，其电阻值生形变时，箔式应变片的敏感栅随同变形，其电阻值发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号进行发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号进行测量。测量。应变电阻片的敏感珊模拟应变电阻片的敏感珊模拟 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当

7、电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出电压为电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出电压为零，在桥臂四个电阻零，在桥臂四个电阻R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4中，当使用一个应中，当使用一个应变片变片R R 代替一个电阻组成代替一个电阻组成单桥单桥时，时，电阻的相对变化率电阻的相对变化率E E = = R RR R ；使用二个应变片代替两个电阻组成使用二个应变片代替两个电阻组成半桥半桥差差动状态时，有动状态时，有E = E = 2 2 R RR R ；当使用四个应变片代替；当使用四个应变片代替四个电阻组成四个电阻组成全桥全桥

8、两个差动对工作，且两个差动对工作，且R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R 时，时，电阻的相对变化率电阻的相对变化率E = E = 4 4 R RR R 。三、仪器介绍三、仪器介绍 (见下图）见下图） 由此可见，由此可见，使用的应变片越多，其电阻的变化率使用的应变片越多，其电阻的变化率越大，电路中某两点电位差变化越大越大，电路中某两点电位差变化越大。所以，单桥，。所以，单桥，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。 本实验是利用应变梁的应变量本实验是利用应变梁的应变量X 所引起的电位所引起的电位差的改变量差的改变量V 来反映对应的桥路灵敏度的。来反映对应

9、的桥路灵敏度的。 计算公式为计算公式为 S = V X X 安装测微头安装测微头螺螺 旋旋 测测 微微 器器箔式应变片箔式应变片 数数 显显 表表差放调零差放调零平平衡衡调调零零应变片接口应变片接口1-4实验电源实验电源+4V-4VWD+_电电压压表表RR3R2R1 四、实四、实 验验 电电 路路接接数数显显表表三种桥路的电路比较三种桥路的电路比较五、测量数据记录表格：五、测量数据记录表格：先调节测微器先调节测微器（大于（大于5mm），确定应变梁水平，读出，确定应变梁水平，读出X0 ，再调节再调节WD ，使数字表电压为使数字表电压为 0 V ，然后上下测量。，然后上下测量。X(mm) x0V(

10、v) 0处理方法：处理方法：分两组各分两组各 6 个数个数 逐差逐差 ，然后取平均值，然后取平均值 。 注意：注意：“0” 用两次用两次六、六、注注 意事项意事项 ： 1、按实验步骤进行，在对差动放大器调零时，、按实验步骤进行，在对差动放大器调零时，要开启左下角的电源要开启左下角的电源“开开” ，调零后关闭。，调零后关闭。 2、按电路图接插线，检查无误后再开启左下角、按电路图接插线，检查无误后再开启左下角的电源的电源“开开”（为（为15V实验电源）实验电源）。 3、实验时，先调测微头，使应变梁水平。、实验时，先调测微头，使应变梁水平。再调节再调节WD ，使电压表读数为，使电压表读数为.000 ，之后开始之后开始测量。测量。 4 、在上下移动测微头测量经过零点位置、在上下移动测微头测量经过零点位置时，时，应重新调节应重新调节WD ，使电压表读数为使电压表读数为.000 。 5、应变片在接入电桥时，要注意其受力应变