传感器实验汇总

1、北京联合大学实验报告课程（项目）名称： 检测与转换技术学院：专业：班级：学号：姓名：成绩：2012 年 12 月 5 日实验一 热电偶原理及现象 （ T ） 型一、任务与目的了解热电偶的原理及现象二、原理（条件）15V不可调直流稳压电源、差动放大器、 FV 表、加热器、热电偶、水银温度计（自 备）、主副电源旋钮初始位置 ：FV 表切换开关置 2V档，差动放大器增益最大（ 1-100 倍）。三、内容与步骤（1）了解热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温 度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫 做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶

2、。具体热电偶原理参考 教课书。（2）了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜康铜组成 的简易热电偶，分度号为 T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片 梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁 的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。 、（3）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（）、负（） 、地短接。将差动放大器的输出端与 F V 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动 放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F V 表显示为零，关闭主、副电源。（4）按图 1 接线。记录下自备温度计的室温（ 18

3、）。图1（4）将 15V 直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F V 表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下FV 表显示的读数 E=0.48 。（5）根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab（t,0）=Eab（t,tn）+Eab（tn,0）其中： t 热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。tn 热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。001热端温 度为 t, 冷端温度为室 温时热电势。 Eab（t,tn）=（f/v 显示表E）/100*2（100 为差动放大器的放大倍数， 2 为二个热电偶串联 ） 。2热端温度为室温，冷端温度为0，铜康铜的热电势： Eab（tn

4、,to）: 查 以下所附的热电偶自由端为 0时的热电势和温度的关系即铜康铜热 电偶分度表，得到室温(温度计测得)时热电势。3计算：热端温度为 t ，冷端温度为 0时的热电势， Eab(t,to), 根据计算 结果，查分度表得到温度 t 。(6) 实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器15V 电源(自备温度计测出温度后马上拆去 15V 电源连接线)其它旋钮置原始位置。四、数据处理(现象分析)已知： E=0.48 , tn=18 Eab(t,tn)=(f/v 显示表 E)/100*2 Eab(t,tn)=0.48/(100*2)=0.0024所以 Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,

5、0)= Eab(t,18 )+Eab(18 ,0 )=0.0024+0.798=0.8004 查表得： t=20 五、结论思考：(1)为什么差动放器接入热电偶后需再调差放零点？答： 差动放大器的最显著特点就是电路的对称性， 在没接入热电偶的时候， 电路有可能已 经调到零输出。接入热电偶，有可能破坏了电路的对称性，所以需再调差放零点。(2) 即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也了会有很大误差，为什么？ 答：绝缘变差而引入的误差： 如热电偶绝缘保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间 与炉壁间绝缘不良， 不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰， 由此引起的误差有时会很 大。热阻误差：高温时，

6、如保护管上有一层煤灰、尘埃附在上面，则会使热阻增加，阻碍热 的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。 因此，应保持热电偶保护管外部的清洁， 以减 小误差。热电偶的工作原理是基于热电效应。温度计算主要基于中间温度定律即 Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0) 其中的误差主要有绝缘变差而引入的误差和热阻误差。六、参考资料传感器与检测技术(第三版)七、评语实验二 差动变面积式电容传感器的静态及动态特性实验目的 ：了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。二所需单元及部件 ：电容传感器、电压放大器（选用差动放大器） 、低通滤波器、 V 表有关旋钮的初始位置： 电压放大器增益旋钮置于中

7、间， V 表置于表档， 测微头调整为 10mm（高度可 根据实际情况略作改动） ，使电容器动片处在电容极板的中间位置。测微头主尺（ 1mm）; 副尺 （0.01mm）, 副尺转动一圈是 0.5mm,副尺上一共有 50 个格，每 格表示 0.01mm。三实验原理 ：电容式传感器有多种形式， 本仪器中差动变面积式。 传感器由两组定片和一组动片组成。 当安装于震动台上的动片上、 下改变位置， 与两组静片之间的重叠面积发生变化， 极间电容 也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为 Cx1 ，下层定片与 动片形成的电容为 Cx2 ，当将 Cx1 和 Cx2 接入桥路作为相邻两臂时，

8、桥路的输出电压与 电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。 （ 公式）四实验步骤：） 按图 2 接线。 信号转换过程：电容电压 电压放大 直流电压 数字显示电容放大器图2） FV 表打到 20V，调节电容变换器（电容放大器）增益，使输出为零。）转动测微头 , 每次 0.1mm，（可根据实际情况决定每次转动测微头的位移数） 记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片覆盖 面积最大为止。）计算系统灵敏度。 （式中 为电压变化， 为相应的梁端位移变化） ，并作出关系曲线。 （画出线性特性较好的区域，并计算这段区域）。五 数据处理及现象分析X(mm)1010.1110.210.3

9、10.410.510.610.710.810.9V(v)01.193.86.48.19.211.213.516.217.8X(mm)109.99.89.79.69.59.49.39.29.19.0V(v)0-0.9-2.7-4.0-6.5-8.4-9.6-10.7-12.9-14.7-17. 1x-v 图S= =17808六结论根据实验数据所绘制的曲线， X,V 大致呈线性，说明差动变面积式电容传感器特 性呈线性。灵敏度为 S=17808，电容传感器很灵敏。七参考资料 传感器与检测技术（第三版） 八评语实验三 金属箔式应变片性能单臂电桥一实验目的二实验仪器 ：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双

10、平行梁测微头、一片应变片、 F/V 表、旋钮初始位置 ：直流稳压电源打到± 2V档， F/V 表打到 2V档，差动放大增益最大。 三实验步骤 ：（1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底 箔式结构小方薄片。 上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片， 测微头在（2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（）、负（）、地短接。将差动放大器的输出端与 FV 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最 大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F V 表显示为零，关闭主、副电源。（3）根据图 4 接线 R1、R2、R3

11、为电桥单元的固定电阻。 Rx 为应变片；将稳压电源的切换 开关置± 4V档， FV表置 20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥 平衡网络中的 W1，使 F V表显示为零（粗调） ，然后将 FV 表置 2V档，再调电桥 W1（慢 慢地调），使 F V 表显示为零（细调） 。图4（4）将测微头转动到 10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使 FV 表显示最小，再旋动测微头，使FV（5）往下或往上旋动测微头， 使梁的自由端产生位移记下 F V表显示的值。 建议每旋 动测微头一周即 X0.5mm记一个数值填

12、入下表：X(mm)109.59.08.58.07.57.06.56.05.5V(mV)0.000-0.009-0.019-0.025-0.029-0.035-0.004 1-0.047-0.054-0.060X(mm)10.511.011.512.012.513.013.514.014.515.0V(mV)0.0030.0070.0120.0180.0220.0250.0330.0370.0450.050（6）据所得结果计算灵敏度 SVX（式中 X 为梁的自由端位移变化， V为相应 F V 表显示的电压相应变化） 。（7）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。 注意事项（1） 电桥上

13、端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。（2） 为确保实验过程中输出指示不溢出， 适当减小差动放大增益， 此时差动放大器不必重调 零。 （3）四数据处理及现象分析x-v 图S=VX =11.46五结论 根据所绘图形 X,V 大致呈线性，说明金属箔式应变片单臂电桥的特性呈线性。 灵敏度 s=11.46六参考资料传感器与检测技术（第三版） 七评语实验四 金属箔式应变片性能半桥、全桥一实验目的二实验仪器 ：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、 F/V 表、旋钮初始位置 ：直流稳压电源打倒± 2V档， F/V 表打到 2V档，差动放大增益最大

14、。 三实验步骤 ：（1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底 箔式结构小方薄片。 上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片， 测微头在 双平行梁前面的支座上，（2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（）、负（）、地短接。将差动放大器的输出端与 FV 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最 大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F V 表显示为零，关闭主、副电源。（3）根据图 4 接线 R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。 Rx 为应变片；将稳压电源的切换 开关置± 4V档， FV表置 20V档。调节

15、测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥 平衡网络中的 W1，使 F V表显示为零（粗调） ，然后将 FV 表置 2V档，再调电桥 W1（慢 慢地调），使 F V 表显示为零（细调） 。图4（4）将测微头转动到 10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合） ，调 节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使 FV 表显示最小，再旋动测微头，使 FV（5）往下或往上旋动测微头， 使梁的自由端产生位移记下 F V表显示的值。 建议每旋 动测微头一周即 X0.5mm 记一个数值填入下表： （6）据所得结果计算灵敏度 SVX（式中 X 为梁的自由端位移变化， V为相应 F V 表显示

16、的电压相应变化） 。（7注意事项 ：（1） 电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。（2） 为确保实验过程中输出指示不溢出， 适当减小差动放大增益， 此时差动放大器不必重调 零。 （3）四数据处理及现象分析1. 半桥数据X(mm)1010.511.011.512.012.513.013.514.014.5V(mV)0.0000.0090.0190.0280.0370.0450.0550.0660.0740.085X(mm)9.59.08.58.07.57.06.56.05.55.0V(mV)-0.10-0.020-0.031-0.039-0.052-0.063-

17、0.075-0.085-0.094-0.105半桥 x-v 图S=VX =19.882.全桥数据X(mm)1010.511.011.512.012.513.013.514.014.5V(mV)0.0080.0220.0440.0620.0800.1060.1240.1420.1580.180X(mm)9.59.08.58.07.57.06.56.05.55.0V(mV)-0.010-0.028-0.050-0.076-0.098-0.116-0.138-0.158-0.182-0.206全桥 x-v 图S=VX =40.10五结论根据所绘的图形，半桥、全桥的 X-V 都呈线性，半桥灵敏度 (s

18、=19.88) 大约是单臂电桥 (s=11.46)的 2 倍，是全桥 (s=40.10) 的 1/2 倍。六参考资料传感器与检测技术(第三版) 七评语实验五 霍尔式传感器的特性直流激励一实验目的 ： 了解霍尔式传感器的原理与特性。二所需单元及部件： 霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、 F V 表、直流稳压电源、 测微头、振动平台、主、副电源。有关旋钮初始位置 ：差动放大器增益旋钮打到最小， 电压表置档， 直流稳压电源置 档，主、副电源关闭。三实验步骤：）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置， 熟悉实验面板上霍尔片的符号。 霍 尔片安装在实验仪的 振动圆盘 上，两个半圆永久磁钢 固定在实验仪的顶板上， 二者组 合成霍尔传感器。）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（） 、负（）、地短接。将差动放大 器的输出端与 FV 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最 小位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使FV 表显示为零， 此后，差动放大器调零旋钮不可再动，关闭主电源，根据图 2接线，、 r 为电桥单元的直流电桥平衡网络。）装好测微头， 调节