2024年传感器实验报告

试验一箔式应变片性能一、试验目地：1、观测理解箔式应变片的构造及粘贴方式。2、测试应变梁变形的应变输出。3、理解实际使用的应变電桥的性能和原理。二、试验原理：本试验阐明箔式应变片在單臂直流電桥、半桥、全桥裏的性能和工作状况。应变片是最常用的测力传感元件。當用应变片测试時，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，當被测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其電阻值也随之发生對应的变化。通過测量電路，转换成電信号输出显示。電桥電路是最常用的非電量電测電路中的一种，當電桥平衡時，桥路對臂電阻乘积相等，電桥输出為零，在桥臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對变化率分别為△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，當使用一种应变片時，；當二個应变片构成差動状态工作，则有；用四個应变片构成二個差動對工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，。由此可知，單臂，半桥，全桥電路的敏捷度依次增大。根据戴维南定理可以得出测试電桥的输出電压近似等于1/4·E·∑R，電桥敏捷度Ku＝V／△R／R，于是對应于單臂、半桥和全桥的電压敏捷度度分别為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當E和電阻相對变化一定期，電桥及電压敏捷度与各桥臂阻值的大小無关。三、试验所需部件：直流稳压電源（±4V档）、電桥、差動放大器、箔式应变片、砝码（20g）、電压表（±4v）。四、试验环节：1、调零启動仪器電源，差動放大器增益至100倍（顺時针方向旋究竟），“＋、－”输入端用试验线對地短路。输出端接数字電压表，用“调零”電位器调整差動放大器输出電压為零，然後拔掉试验线。调零後電位器位置不要变化。2、按图（1）将试验部件用试验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD為電桥中的固定電阻和直流调平衡電位器，R為应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流鼓励電源為±4V。＋＋4VRR2－4VR3R1R3R1WD＋－V图（1）3、确认接线無误後启動仪器電源，并预热数分钟。调整電桥WD電位器，使测试系统输出為零。4、往托盘上放砝码，使其带動悬臂梁向下运動，以悬臂梁水平状态下電路输出電压為零為起點，取八個砝码依次放在托盘上，每放一种砝码记录一种差動放大器输出電压值，并列表。砝码数12345678電压值1電压值2電压值3根据表中所测数据计算敏捷度S，S＝△V／△W。W:砝码的重量（mg）。5、在上述试验的基础上，不变動差動放大器增益和调零電位器，依次将图（1）中電桥固定電阻R1、R2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。6、反复试验一中3－4环节，测出半桥和全桥输出電压并列表，计算敏捷度。7、在同一坐標上描出V－X曲线，比较三种桥路的敏捷度，并做出定性的結论。五、注意事项：1、试验前应检查试验接插线与否完好，连接電路時应尽量使用较短的接插线，以防止引入干扰。2、插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免导致线内导线断裂。3、稳压電源不要對地短路。试验二箔式应变片三种桥路性能比较试验目的：理解实际使用的应变電桥的性能和原理。试验原理：電桥電路是最常用的非電量電测電路中的一种，當電桥平衡時，桥路對臂電阻乘积相等，電桥输出為零，在桥臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對变化率分别為△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，當使用一种应变片時，；當二個应变片构成差動状态工作，则有；用四個应变片构成二個差動對工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，。由此可知，單臂，半桥，全桥電路的敏捷度依次增大。根据戴维南定理可以得出测试電桥的输出電压近似等于1/4·E·∑R，電桥敏捷度Ku＝V／△R／R，于是對应于單臂、半桥和全桥的電压敏捷度度分别為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當E和電阻相對变化一定期，電桥及電压敏捷度与各桥臂阻值的大小無关。三、试验所需部件直流稳压電源（±4V档）、電桥、差動放大器、箔式应变片、砝码、電压表。四、试验环节：1、在完毕试验一的基础上，不变動差動放大器增益和调零電位器，依次将图（1）中電桥固定電阻R1、R2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。2、反复试验一中3－4环节，测出半桥和全桥输出電压并列表，计算敏捷度。3、在同一坐標上描出V－X曲线，比较三种桥路的敏捷度，并做出定性的結论。五、注意事项：1、应变片接入電桥時注意其受力方向，一定要接成差動形式。2、直流鼓励電压不能過大，以免导致应变片自热损壞。3、由于進行位移测量時测微頭要從零－→正的最大值，又答复到零，再－→负的最大值，因此轻易导致零點偏移，因此计算敏捷度時可将正△X的敏捷度与负的△X的敏捷度分開计算。再求平均值，後来试验中凡需過零的试验均可采用此种措施.试验三霍尔式传感器的直流鼓励特性一、试验目的：理解霍尔式传感器的构造、工作原理，學會用霍尔传感器做静态位移测试。二、试验原理：霍尔式传感器是由工作在两個环形磁钢构成的梯度磁場和位于磁場中的霍尔元件构成。當霍尔元件通以恒定電流時，霍尔元件就有電势输出。霍尔元件在梯度磁場中上、下移動時，输出的霍尔電势V取决于其在磁場中的位移量X，因此测得霍尔電势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三、试验所需部件：直流稳压電源、電桥、霍尔传感器、差動放大器、電压表、测微頭。－－＋WDR2V差放電压表图（3）四、试验环节：1．按图（3）接线，装上测微頭，调整振動圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁場中间位置。差動放大器增益适度。启動電源，调整電桥WD，使差放输出為零。上、下移動振動台，使差放正负電压输出對称。2．上、下移動测微頭各3.5mm，每变化0.5mm讀取對应的電压值。并记入下表，作出V－X曲线，求出敏捷度及线性。X(mm)V(v)五、注意事项：直流鼓励電压须严格限定在2V，绝對不能任意加大，以免损壞霍尔元件试验四热電式传感器－热電偶一、试验目的：观测理解热電偶的构造，熟悉热電偶的工作特性，學會查阅热電偶分度表。二、试验原理：热電偶的基本工作原理是热電效应，當其热端和冷端的温度不一样步，即产生热電動势。通過测量此電動势即可懂得两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端為室温或0℃），则另一端的温度就可知，從而实現温度的测量。本系统為镍铬-镍硅（K分度）k分度表見附录。三、试验所需部件：热電偶、加热器、差動放大器、電压表、温度计四、试验环节：1、打開電源，差動放大器增益放100倍，调整调零電位器，使差放输出為零。2、差動放大器双端输入接入热電偶，打開加热開关，迅速将差動放大器输出调零。3、随加热器温度上升，观测差動放大器的输出電压的变化，待加热温度不再上升時（到达相對的热稳定状态），记录電压表讀数。4、本仪器上热電偶是由两支镍铬-镍硅热電偶串接而成，是一支K分度热電偶，热電偶的冷端温度為室温，放大器的增益為100倍，计算热電势時均应考虑進去。用温度计讀出热電偶参照端所处的室温t1。E（t,to）=E（t,t1）+E（t1,to）实际電動势测量所得電势温度修止電動势式中E為热電偶的電動势，t為热電偶热端温度，to為热電偶参照端温度為0℃，t1為热電偶参照端所处的温度。查阅镍铬-镍硅热電偶分度表，求出加热端温度t。5、本试验仪的K分度热電偶插入数字式温度表端口，则直接显示℃温度值。五、注意事项：由于仪器中差動放大器放大倍数≈100倍，因此用差動放大器放大後的热電势并非拾分精确，因此查表所得到的热端温度也為近似值。试验五热敏式温度传感器测温试验一、试验目的：學习理解热敏式温度传感器的工作原理及应用二、试验原理：用半导体材料制成的热敏電阻具有敏捷度高，可以应用于各领域的長处，热電偶一般测高温時线性很好，热敏電阻则用于200℃如下温度较為以便，本试验中所用热敏電阻為负温度系数。温度变化時热敏電阻阻值的变化导致运放构成的压/阻变换電路的输出電压发生對应变化。三、试验所需部件：热敏電阻、温度变换器、電压表、温度计四、试验环节：1、观测装于悬臂梁上封套内的热敏電阻，将热敏電阻接入温度变换器Rt端口，调整输出调整旋钮，使加热前電压输出Vo端電压值尽量大但不饱和。用温度计测出环境温度To并记录。2、打開加热器，观测温度的温升和温度变换器Vo端的输出電压的变化状况，每升温1℃记录一种電压值，待電压稳定後记下最终温度T。（50℃～60℃）To(℃)Vo(V)根据表中数据作出V－T曲线，求出敏捷度S。S＝△V／△T试验六气敏传感器特性试验一、试验目的：1、观测气敏传感器的外部形态。2、理解气敏传感器的工作原理。二、试验原理：气敏传感器的关键器件是半导体气敏元件，不一样的气敏元件對不一样的气体敏感度不一样，當传感器暴露于便其敏感的气体之中時，電导由此可测得被测气体浓度的变化。试验接线如图(3)所示.图（3）三、试验所需部件：气敏传感器（MQ3）、電桥WD電位器、差動放大器、稳压電源電源、酒精、電压表。四、试验环节：1、首先按图接线，确认無误後启動電源，由于传感器加热後A、B间電阻值需要一稳定期间，因此要有5分钟左右的過程。2、待電压表显示的V0值稳定後，调整電桥WD電位器，使差放输出為零，（也可以是一种固定的数值），取棉球沾上少許酒精靠近探頭上，观测V0升至最大值并记录。3、使探頭脱离酒精气，V0恢复到初始值。试验七湿敏传感器——湿敏電阻一、试验目的：1、观测湿敏传感器的外部形态2、理解湿敏传感器的工作特性及原理。二、试验原理：高分子湿敏電阻重要是使用高分子固体電解质材料作為感湿膜，由于膜中的可動离子产生导電性，伴随湿度的增長，電离作用增强，可動离子的浓度增大，電极间電阻減小，反之，電极间的電阻增大，通過测量湿敏電阻值的变化，就可得到對应的湿度值。三、试验所需部件：湿敏電阻、音频振荡器、電桥、差動放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、電压表四、试验环节：1、连观测湿敏電阻构造。2、按图（4）接好测试线路，音频信号1KHZ、幅度≦2V，鼓励信号必须從1