传感器原理及应用实验指导书(精简版).

1、使用说明CSY系列（本实验室是 CSY 10B）传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。其特点是集被测体、各种传感器、信号激励源、处 理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。通过实验指导书所提供 的数十种实验举例，能完成包含光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的 测试实验。通过这些实验，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成 有直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发出新的实验。实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。实验仪的传感器配置及布局是：一、位于仪器顶部的实验工作台部分实验工作台左边有一平行式悬臂梁，梁上装有半导体应变式

2、、热敏式、P-N结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。半导体应变片：平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有二片半导体应变片，受力工作片分别用符号:和I表示。灵敏系数为 130。热电式（热电偶）：上梁表面安装一支 K分度标准热电偶，冷端温度为环境 温度。分度表见实验指导书。热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51 ,负温度系数，25C时阻值为810K。P- N结温度式：根据半导体P- N结温度特性所制成的具有良好线性范围的集成温度传感器。压电加速度式： 位于悬臂梁自由端部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。实验工作台右边是由装于机内的另一副平行梁带动

3、的圆盘式工作台。圆盘周围一圈安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式、压阻式等传感器。电感式（差动变压器）：由一个初级线圈 Li和两个次级线圈 L。绕制而成的 空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围3mm。磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s 。霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范 围3mm。电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围 >1mm 。MPX 压

4、阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围050K P。精度 1% 。工作台上的其他传感器。 湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围： 099%RH 。气敏传感器： MQ 3 型， 对酒精气敏感， 测量范围 10-2000PPm ，灵敏度 RO/R> 5。光敏传感器：半导体光导管，光电阻与暗电阻从nMD至nKQ双孔悬臂梁称重传感器：称重范围0500g，精度1%。光电式传感器装于电机侧旁。两副平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由“激振I”带动，左边平行式悬臂梁由“激振 II ”带动。为进行温度实验， 左边悬臂梁之间装有电加热器一组， 加热电源取自 15V

5、 直 流电源，打开加热开关即能加热，工作时能获得高于温度30C左右的升温。以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最内侧。 实验工作台上还装有测速电机一组，及控制、调速开关、激振转换开关。 右边的支架上装有测微头。二、信号及仪表显示部分：位于仪器斜面面板上。低频振荡器： 130Hz 输出连续可调， Vp-p 值 20V ，最大输出电流 1.5A， Vi 端插口可提供用作电流放大器。音频振荡器： 0.4KHz10KHz 输出连续可调， Vp-p 值 20V， 180°、 0°为 反相输出， Lv 端最大功率输出 1.5A。直流稳压电源：± 15V ，

6、提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出1.5A。土 2V ± 10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。数字式电压/频率表：3位显示，分 2V、20V、2KHz、20KHz四档，灵敏2度50mV，频率显示 5Hz20KHz。数字式温度计：K分度热电偶测温，精度土 1 C。三、处理电路：位于仪器下部平面面板。电桥：用于组成测量电桥，面板上虚线所示电阻为虚设，仅为组桥提供插座。Ri、R2、R3为350 Q标准电阻， Wd为直流调节电位器，Wa为交流调节电位器。差动放大器：增益可调直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1-100 倍。光电变换器

7、：提供光纤传感器红外发射、接收、稳幅、变换，输出模拟信号 电压与频率变换方波信号。四芯航空插座上装有光电转换装置和两根多模光纤（一根接收，一根发射）组成的光强型光纤传感器。电容变换器：由高频振荡、放大和双T电桥组成。移相器：允许输入电压 20Vp-p，移相范围土 40°（随频率不同有所变化）。 相敏检波器：集成运放极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5Vp-p，允许最大输入电压W 20Vp-p。电荷放大器：电容反馈式放大器，用于放大压电加速度传感器输出的电荷信 号。电压放大器：增益 5倍的高阻放大器。涡流变换器：变频式调幅变换电路，传感器线圈是三点式振荡电路中的一个 元件。温度变换

8、器（信号变换器）：根据输入端热敏电阻值、光敏电阻及 P- N结温 度传感器信号变化输出电压信号相应变化的变换电路。低通滤波器：由 50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。仪器下部面板左下角处的开关控制处理电路的工作电源，进行实验时请勿关掉。请用户注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各传感 器测试电路做定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。如果仪器是带微机接口和实验软件的，请参阅数据采集及处理说明。数据采 集卡已装入仪器中， 其中 A/D 转换是 12 位转换器， 无漏码最大分辨率 1/2048（

9、即 0.05% ），在此范围内的电压值可视为容许误差。所以建议在做小信号实验（如应 变电桥单臂实验）时选用合适的量程（如 200mv ），以正确选取信号 ,减小误差。仪器后部的 RS232 接口请接计算机串行口工作。所接串口须与实验软件设 置一致，否则计算机将收不到信号。仪器工作时需良好的接地，以减小干扰信号，并尽量远离电磁干扰源。 实验时请非常注意实验指导书中实验内容后的“注意事项” ，要在确认接线 无误的情况下开启电源，尽量避免电源短路情况的发生，加热时“ 15V ”电源不 能直接接入应变片、热敏电阻和热电偶。实验工作台上各传感器部分如相对位置 不太正确可松动调节螺丝稍作调整，原则上以按下

10、振动梁松手，周边各部分能随 梁上下振动而无碰擦为宜。附件中的称重平台是用于装在实验工作台左边的悬臂梁顶端的永久磁钢上 方，配合铜质砝码做称重实验之用。实验开始前请检查实验连接线是否完好，以保证实验顺利进行。本实验仪需防尘，以保证实验接触良好，仪器正常工作温度-10 c 40C。使用说明实验内容（各型传感器实验仪按需选用）实验一箔式应变片性能单臂电桥实验二箔式应变片三种桥路性能比较实验八移相器实验实验九相敏检波器实验实验十四差动变压器性能实验十六差动变压器的标定实验二十一热电式传感器热电偶实验二十二热敏式温度传感器测温实验实验二十三P N 结集成温度传感器实验二十六光电传感器的应用光电转速测试实

11、验三十一电涡流式传感器的静态标定实验三十三电涡流式传感器的振幅测量实验三十五电涡流传感器电机测速实验实验三十七压电加速度传感器实验三十八电容式传感器特性实验四十五光敏电阻实验5实验一箔式应变片性能单臂电桥、实验目的:1. 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2. 测试应变梁变形的应变输出。3. 比较各桥路间的输出关系。二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量

12、电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电 阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻Ri、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为 Ri / Ri、 R2/ R2、 R3/ R3、 R4/ R4,当使用一个应变片时，_ A_2AR'r ；当二个应变片组成差动状态工作，则有v r;用四个应变片rr_4AR组成二个差动对工作，且Ri = R2= R3= R4= R , ' R=。R由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件:直流稳压电源（土 2V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、双孔悬臂梁、称重砝码（20克/个）、数字电压表。双孔悬臂梁称重传感器其中四个电

13、阻为金属箔式片（BHF-350 ）。四、实验步骤:1调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底）,“ +、 ”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指 针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正 常情况。调零后关闭仪器电源。2 按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中Ri、R2、R3、和Wd为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选梁中的一片工作片）。直流激励电源为 土

14、 2V。3 确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥Wd电位器，使测试系统在无负载时输出为零。4 .在双孔悬臂梁称重平台上依次放上砝码，记录W （克）与 V （m）的对应值，并填入下表:重量g020406080100120140160电压mV根据表中所测数据计算灵敏度S, S = X/ V,并在坐标图上做出 V W关系曲线。五、注意事项：1实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插 线，以避免引入干扰。2 接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3.稳压电源不要对地短路。实验二箔式应变片三种桥路性能比较一、实验原理：说明实际使

15、用的应变电桥的性能和原理。已知单臂、半桥和全桥电路的刀R分别为 R/R、2 R/ R、4A R/ R。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4 E 刀R，电桥灵敏度Ku = V/ R / R，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4E、1/2E和E.。由此可知，当 E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥 臂阻值的大小无关。二、实验所需部件直流稳压电源（土 2V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、双孔悬臂梁、 称重砝码（20克/个）、数字电压表。三、实验步骤：1.在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将 图（1）中电桥固定电阻 Ri、R2、

16、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试 系统。2 .重复实验一中 3-4步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。3 .在同一坐标上描出V W曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。四、注意事项：1应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。2 .直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。重量g020406080100120140160半桥mV全桥mV实验八移相器实验、实验目的：说明由运算放大器构成的移相电路的工作原理。Ri 10KIICi 8800P2R310KTJR210KR510KR4 10KW6C2 223R6 2K移相器电路图(6)、实验原理：图(6)为移

17、相电路示意图。该电路的团环增益G(S) RF SRC (V RF )R 1 + RCSR1把拉普拉氏算符换成频率域的参数，贝U得到:10RiRi又改写为 G(j®) 琴 i WWRRcC2(i ¥) j i WRC2C2 d 些)i W R CRii W R CRiRiRiG (j 吋=-巫 +W R c 2+2j：RC i W2 R2 C2#在实验电路中，常设定幅频特性IG (j 3 )1 = i,为此选择参数 Ri=RF=i0KQ由上，R=20K Q ,则输出幅度与频率无关，闭路增益可简化为:G (j"X ji + W r cwrc222i wrc当R=2Ri

18、=2RRF时，丨G (j 3)丨=i。由上式可以得到相频特性表达式:W 2 Rctgx -时疋由tgY表达式和正切三角函数半角公式可以得到:2tg(i - j)2 书- tg2(-号)吨)tgt2屮tg2©2WRCi - w2r2c2因此可以得到相移”为:= -2arctgWRC-2arctg j(WRC )电阻R可以在很宽的范围内变化，当WRC很大时，相移“ 一 0,式中负号表示相位超前，如将电路中R和C互换位置，则可得到相位滞后的情况。如果阻容网络Rc不变，则相移将随输入信号的频率而改变。三、实验所需部件:移相器、音频振荡器、双线示波器。四、实验步骤：1 音频振荡器频率、幅值旋钮

19、居中，将信号(0°或180 °均可)送入移相器输入端。2 将双线示波器两测试线分别接移相器输入输出端，调整示波器，观察波形。3 调节移相器“移相”旋钮，观察两路波形的相位变化。4 改变音频振荡器频率，观察不同频率时移相器的移相范围。5 根据移相器实际电路图分析其工作原理。五、注意事项：因为本实验仪中音频信号由函数发生器产生，所以通过移相器后波形局部有 些畸变，这不是仪器故障。实验九相敏检波器实验一、实验目的：说明由施密特开关电路及运放组成的相敏检波电路的原理。二、实验原理：相敏检波电路如图（7）所示：图中为输入信号端，为输出端，为交流参考电压电输入端，为直流参考电压输入。当

20、、端输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D和J处于开关状态，从而把端输入的正弦信号转换成半波整流信号。图（7）三、实验所需部件:相敏检波器、移相器、音频振荡器、直流稳压电源、低通滤波器、电压表、 示波器。四、实验步骤：1将音频振荡器频率、幅度旋钮居中，输出信号（0°或 180°均可）。接相敏检波器输入端。2 将直流稳压电源 2V档输出电压（正或负均可）接相敏检波器端。 3示波器两通道分别接相敏输入、输出端，观察输入、输出波形的相位关系 和幅值关系。4改变端参考电压的极性，观察输入、输出波形的相位和幅值关系。由 此可以得出结论：当参考电压为正时，输入与输出同相，当参考电

21、压为负时，输 入与输出反相。5 将音频振荡器 0°端输出信号送入移相器输入端，移相器的输出端与检敏检波器的参考输入端连接，相敏检波器的信号输入端接音频0°输出。6 用示波器两通道观察附加观察插口、的波形。 可以看出，相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波，使 相敏检波器中的电子开关能正常工作。7将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通输出端接数字电压表 20V 档。8示波器两通道分别接相敏检波器输入、输出端。 9适当调节音频振荡器幅值旋钮和移相器“移相”旋钮，观察示波器中波形 变化和电压表电压值变化，然后将相敏检波器的输入端改接至音频振荡器180&#

22、176;输出端口，观察示波器和电压表的变化。由上可以看出，当相敏检波器的输入信号与开关信号同相时，输出为正极性 的全波整流信号，电压表指示正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整 流波形，电压表指示负极性的最大值。10调节移相器“移相”旋钮，利用示波器和电压表，测出相敏检波器的输入Vpp值与输出直流电压的关系。11使输入信号与参考信号的相位改变180°，测出上述关系。输入 Vp-P（V）0.512481620同相Vo ( V)反相Vo ( V)五、注意事项：检敏检波器最大输入电压Vp- p值为20V。实验十四差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证

23、差动变压器的基本特性。二、实验原理：图（9）差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为 差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同 的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立 在互感基础上的。其原理及输出特性见图（9）Lv5KHz示波器第一通道图（10）三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。四、实验步骤：1.按图（10）接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv/格。2 音频振荡器输出频率 5KHZ，输出值 Vp-p 2V。3

24、. 用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。4. 旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输 出电压Vp p值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。位移mm0电压V5仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。可以看出它与输入电压的相位差约为n / 2,是基频分量。6 .根据表格所列结果，画出Vop-p X曲线，指出线性工作范围。五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。实验十六差动变压器的标定、实验目的：说明差动变器测试系统的组成和标定方法。、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、电桥、差动

25、放大器、移相器、相敏检波器、低通 滤波器、电压表、示波表、测微头。差放 相敏 低通 电压表移相器1Z音频振荡器/ 2三、实验步骤：1按图（12）接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV端输出5KHZ ,V p-p 值 2V。2 .调节电桥 Wd、Wa电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置， 使系统输出为零。3 .旋动测微头使衔铁在线圈中上、 下有一个较大的位移， 用电压表和示波器 观察系统输出是否正负对称 （如有削波现象则应减小差动放大器增益 ）。如不对称 则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器，做到正负输出对称。4 .旋动测微头，带动衔铁向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm

26、）记录一电压值并填入表格。四、注意事项：系统标定需调节电桥、移相器、衔铁三者位置，正确的调节方法是：在步骤1、2之后用手将衔铁压至线圈最底部，调节移相器，用示波器两个通道观察相敏 检波器、端口，当两端口波形正好为同相或反相时恢复衔铁位置，这样才能 做到系统输出灵敏度最高并正负对称。位移mm0电压V实验二十热电式传感器热电偶一、实验目的： 观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。二、实验原理： 热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或 0 C）,则另一端的温度就可

27、知，从而实现温度的测量。CSY型 .CSY10.CSY10A 型实验仪中热电偶为铜一康铜（ T 分度） ,CSY10B 型为镍铬 - 镍硅（ K 分度）。三、实验所需部件：热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）四、实验步骤：1打开电源，差动放大器增益放100 倍，调节调零电位器，使差放输出为零。2差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输 出调零。3随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不 再上升时（达到相对的热稳定状态） ，记录电压表读数。4本仪器上热电偶是由两支铜康铜热电偶串接而成，（ CSY10B 型实验仪为一支 K 分度热电偶） ，

28、热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100 倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。E（t , to） =E（t , t1）+E（t1 , to）实际电动势测量所得电势温度修止电动势式中 E 为热电偶的电动势， t 为热电偶热端温度， to 为热电偶参考端温度为0C, ti为热电偶参考端所处的温度。查阅铜-康铜热电偶分度表，求出加热端温 度 t。5.CSY 10B 型实验仪的 K 分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示c温度值。五、注意事项：因为仪器中差动放大器放大倍数100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值

29、。K 分度热电偶分度表 :热电偶分度表（分度号K）热电动势(mv)0123456789000.0390.0790.11904580J980J380.2770.3170357100.3970.4370,47703170.5570.5970.6370.0770.7180,758200.798Q.8380.8790*9190.960L000L04I1.0811J221*162301.2031.2441.285怕251.366L4071.4481.48913291370401.6111*6521,6931J34L776L8171.8581.899L940L98150102210642.1052A462

30、.188222921T02.3122332.3943W61.4112.51925602.601£6432.6842.7262.7&72.809702.85Q2.8922.9332.9753,0163.05834003.141XI S33力4B03,2663J073.3493,3903.43234733.515XS563.5983.639903,68】172237643.8053.8473.8883.9303.9714.0124.0541004.0954.1374.1784*2194.2614.3024.3434*3844,4264.4671104.5084.5494,5904

31、.6324*6734.7144.7554,7964,8374.87812Q4.9194.9605,0015.0425.0835.1245J64S2055146SJ871305J2753685,40954505.4905.5315.5715.6125,652£693140£7335.774S8145.8555,3955.9365.9766.0166.0576.0971506J376.177tiJIS6.2586.2986.3386,3786.4196.4596.499160G-5396*579氐6】96.6596妙6.7396.7796.8196.8596.89917Q6.9

32、396.9797,0197.0597.0997,1397.17972197.2597.29918073387.3787,4187.4587.4987,5387.5787.61S7.6587.69719Q7.7377.7777.8177.8577.8977.9377.9778.0178.0578.0972008.1378.1778J168,2568.29683368.3768.4168.4568,4972108.5378.5778.61716578.697乩7378*7778.8178-8578,8982208.9388.9789.0189,0589.09994399*1799.2209.160

33、9.3002309.3419,3819.42(9*4629.5029.5439.5839.6M恥649.7052409.7459,7869脱69.8679.9079J4S9.98910.01910.070104112501QJ5110.192162331027410,31510.35510.39610.4371047810.51926010.56010.60010.641】0,68210.72310,76410.S0510.84610.88710.92827010.96?1LOIO11.0511L09311*13411,17511.21611.25711.2981L33928011.381IL

34、42211.46311.50411.54511.5871L62811*66911.71111.75229011.793IL835H.87611.91811,95912.00012.04212*083I2J2512.16630012.20712.24912.29012332113731141512*45612.4981153911581310JX62312.6641270611747JL789IW112.87212J1412.95312J97320U.03913.080J2213.16413.20513.24713.28913.33113J7213.4143301145613,497IJ.539

35、13.58113.62313,66513.70613.7481X7M13.83234013.87413.9131303713.99914.04114,08314,12514.1671420814.25035014.29214.33414.37614.41814.46014,50214.54414*58614.62814.67036014.71214.75414.79614.83814.88014.92214.96415.00615.04815.09037015,13215.17415.21615,25815.3001534215.39415.42615.46815.51038015,55215

36、.53415.63615,67?15.7211S.76315.80515.84715.8891193139015,97416.01616.05816.1216.14216.18416.22716.26916.311163340016,395164381MSO16.52216酗16.60716.64916.69116,733K7764IQ16.81316.86016.90216.94516.98717.02917.07217.11417.1561749942017.24117.18317.32617J6817.41017.45317.49517.53717.58017.62243017.6641

37、1707"74917.79217.83417.87617J1917.96118.00418.040实验二十二热敏式温度传感器测温实验一、实验原理：用半导体材料制成的热敏电阻具有灵敏度高，可以应用于各领域的优点，热电偶一般测高温时线性较好，热敏电阻则用于200 C以下温度较为方便，本实验中所用热敏电阻为负温度系数。温度变化时热敏电阻阻值的变化导致运放组成的 压/阻变换电路的输出电压发生相应变化。二、实验所需部件：热敏电阻、温度变换器、电压表、温度计(可用仪器中的P-N结温度传感器或热电偶作测温参考)。三、实验步骤：1观察装于悬臂梁上封套内的热敏电阻，将热敏电阻接入温度变换器Rt端口，调

38、节“增益”旋钮，使加热前电压输出Vo端电压值尽可能大但不饱和。用温度计测出环境温度 To并记录。2.打开加热器，观察温度的温升和温度变换器Vo端的输出电压的变化情况,每升温C记录一个电压值，待电压稳定后记下最终温度T。To(C)Vo (V)根据表中数据作出V T曲线，求出灵敏度S。S = V/ T3 负温度系数热敏电阻的电阻温度特性可表示为:Rt = Rto exp Bn (1/T- 1/To)式中Rt、Rto分别为温度 T、To时的阻值，Bn为电阻常数，它与材料激活能有关，一般情况下，Bn=20006000K，在高温时使用，Bn值将增大。22实验二十三P N结温度传感器23#、实验原理:半导

39、体 P-N结具有非常良好的温度线性。根据P N结特性表达公式#qvI二Is（eRT -1）可知，当一个 P N结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度 有关，根据这一原理制成的P N结集成温度传感器， 可以直接显示绝对温度K ,并且具有良好的线性与精度。二、实验所需部件：P N结集成温度传感器、温度变换器、加热器、电压表、温度计（自备）三、实验步骤：1将P N结温度传感器接入温度传感器 匕 端，Vt端接电压表，开启电源， 电压表2V档显示室温的绝对温度 T,室温C= T 273。与温度计显示温度进行 比较。如有差异可调节电位器加以修正。2打开加热器，观察随温度上升电压表所示的绝对温度值的变化，与

40、旁边的热电偶所测得的温度进行比较。（如用温度计，则因其在塑套外与传感器感受到的温度是有差别的，实验时请注意这一点）。四、注意事项：13 位数字电压表必须 2V档，Vt端输出的小数点后三位数字即为绝对温度2值。#实验二十六光电传感器的应用一光电转速测试一、实验目的：了解光电开关的原理和应用。二、实验原理：光电开关由红外发射、接收及整形电路组成，为遮断式工作方式。三、实验所需部件：光电传感器、光电变换器、测速电机及转盘、电压/频率表2KHZ档、示波器。四、实验步骤：1 光电传感器“光电”端接光电变换器端，Vf端接示波器和电压/频率表2KHZ。（ CSYio型、CSYioa、CSYiob接法参照实验

41、二十五）2 安装好光电传感器位置，勿与转盘盘面相擦。3开启电源，打开电机开关，调节电机转速。用示波器观察光电转换器Vf端（转速信号出端），并读出波形频率，与频率表所示频率比较。4.电机转速=方波频率十25将一较强光源照射仪器转盘上方，观察测试方波是否正常。6 由此可以得出结论，光电开关受外界影响较小，工作可靠性较高。实验三十一一电涡流式传感器的静态标定一、实验目的：了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。二、实验原理：电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚

42、度、温度以及与线圈的距离X有 关。当平面线圈、被测体（涡流片） 、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻 抗 Z 只与 X 距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压 V 输出，则输出电 压是距离 X 的单值函数。三、实验所需部件： 电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表。四、实验步骤： 1安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行（必要时可稍 许调整探头角度） 。安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。涡流 变换器输出端接电压表 20V 档。2开启仪器电源，测微头位移将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时 输出端有一电压值输出。用示波器接涡流变换器输入端观

43、察电涡流传感器的高频 波形，信号频率约为 1MHZ 。3用测微头带动振动平台使平面线圈贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输 出电压为零。涡流变换器中的振荡电路停振。4旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.25mm 记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。将V 、X 数据填入下表，作出 V X 曲线，指出线性范围，求出灵敏度。五、注意事项： 当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时，接入示波器会影响线圈的阻 抗，使变换器的输出电压减小（如果示波器探头阻抗太小，甚至会使变换器电路 停振而无输出） ，或是使传感器在初始状态有一死区。25实验三十三电涡流式传感器的振幅

44、测量、实验目的通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。、实验所需部件电涡流传感器、涡流变换器、直流稳压电源、电桥、差动放大器、示波器、激振器、低频振荡器。电涡流传感器10V 图（19）三、实验步骤1 按图（19）接线，根据实验三十二结果，将平面线圈安装在最佳工作点， 直流稳压电源置土 10V档，差动放大器在这里仅作为一个电平移动电路，增益置 最小处（1倍）。调节电桥 Wd，使系统输出为零。2 接通激振器I，调节低频振荡器频率，使其在 1530Hz范围内变化，用示波器观察涡流变换器输出波形，记下Vp - p值，同时利用实验三十一的结果求出距离变化范围X p- p值。3 可同时用双线示波器

45、另一通道观察涡流变换器输入端的调幅波。4变化低频振荡器频率和幅值，提高振动圆盘振幅，用示波器可以看到变换器输出波形有失真现象，这说明电涡流式传感器的振幅测量范围是很小的。四、注意事项直流稳压电源-10V和接地端接电桥直流调平衡电位器WD两端。实验三十五 电涡流传感器电机测试实验一、实验目的 了解电涡流式传感器的实际应用。二、实验原理 当平面线圈与金属被测体的相对位置发生周期性变化时，电涡流及线圈阻抗 的变化经涡流变换器转换为周期性的电压信号变化。三、实验所需部件 电涡流传感器、电涡流变换器、测速电机及转盘、电压/频率表、示波器。四、实验步骤 1电涡流线圈支架转一角度，安装于电机转盘上方，线圈与转盘面平行， 在不碰擦的情况下相距越近越好。2 电涡流线圈与涡流变换器相接， 涡流变换器输出端接示波器， 开启电机开 关，调节转速，调整平面线圈在转盘上方的位置，用示波器观察，使变换器输出 的脉动波较为对称。3 仔细观察示波器中两相邻波形的峰值是否一样，如有差异则说明线圈与转盘面或是不平行，或是电机有振动现象，利用实验三十二中铁涡流片的特性曲线 大致判断转盘面与线圈的不平行度。4 将电压 /频率表 2KHz 档接入涡流变换器输出端读取得脉动波形变化