传感器原理及应用(共15页)

1、实验(shyn)一 应变(yngbin)桥实验一、实验(shyn)目的了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。了解应变片全桥工作特点及性能。比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。二、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电

2、物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。三、实验内容1加载标准发麻，测量路桥应变值。2通过多次测量的应变值与砝码重量，计算称重传感器灵敏系数。3根据灵敏系数进行重量的测量。四、实验器材器材数量应变桥实验模块一套应变梁一个砝码 200g一个砝码 100g一个砝码 50g一个镊子四组杜邦线六组M420 螺丝 螺母两组五、实验(shyn)步骤步骤(bzhu)一 将应变(yngbin)梁安装在实验板上面，固定不动，应变梁应并行；步骤二 关闭nextboard电源，将应变桥实验板件安装在nextboard上面；步骤三 将实验板上面的电阻同应变梁连接，

3、连接方式根据不同实验方式选 择不同的电；步骤四 将电桥的输出连接到Vi上面，打开nextboard电源，启动软件，切换 到调零页面，选择不同的测量方式，开始采集，调整调零电阻进行 一级调零，是输出波形稳定；步骤五 将垫巧的输出端接到放大器的输入端，将放大器的输出连接到AI,点 击软件的开始采集按钮，旋转放大器的调零电阻，进行二级调零;步骤六 切换到实验测量页面，在应变梁上放置不同的砝码，获取数据后填 入砝码重量；步骤七 在应变梁上面放置未知重量的物体，点击自动计算按钮，记录未知 物体质量。七、实验数据表格1 标定数据砝码重量m(g) AO(V) Vout(V) Vout/(m*AO*500)5

4、0 5.000000-0.100835 -8.066800E-7100 5.000000-0.202640 -8.105600E-7200 5.000000-0.405473 -8.109460E-7表格2 测量数据AO(V) Vout(V) 物体重量(g)5.000000-0.10227050.5414335.000000-0.204578101.1016455.000000-0.405931200.6095085.000000-0.506595250.357263实验(shyn)结果截图实验(shyn)二 光敏电阻(un mn din z)实验一、实验目的学习掌握光敏电阻工作原理，学习掌握

5、光敏电阻的基本特性，掌握光敏电阻特性测试的方法，了解光敏电阻的基本应用。二、实验原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。三、实验(shyn)内容1 了解光敏电阻的特性曲线(qxin)，估算光敏电阻的暗阻和亮阻比值，比值越 高灵敏度

6、越好。2 熟悉(shx)恒流源电路的测量原理，学会光敏电阻阻值以及照度的计算方法。3 测量固定光照条件下，光敏电阻的伏安特性。4 固定电流，通过拨码开关调整光照条件，测量当前光敏电阻阻值，通 过使用特性曲线中的游标估算光照强度。5 使用实验面板，重复上述实验，查看数据波形，核对手动测量的数据。四、实验器材器材数量光敏电阻实验模块一套遮光罩一个杜邦线四组五、实验步骤步骤一 关闭nextboard电源，将光敏电阻实验版器件安装在模拟槽位上；步骤二 打开nextboard电源，启动软件；步骤三 使用遮光罩盖住光敏电阻和LED灯，调节拨码开关；步骤四 页面切换到自动测量页面，点击开始采集，拨动拨码开关

7、，观察波 形图。六、实验数据表格1 伏安特性手动测量光源数AO(V) I(mA) Vout(V)RG(K)0 -1.5 0.15 10.59 70.591 -1.5 0.15 0.72 4.812 -1.0 0.1 0.43 2.903 -0.9 0.09 0.32 2.144 -1.1 1.95 0.29 1.94表格2 照度手动测量AO(V)I(mA)RG(K)照度(zho d)(lux)-1.5 0.15 70.59 0.53-1.0 0.1 2.90 23.05-0.9 0.09 2.16 34.31-1.1 0.11 1.95 39.44七、实验(shyn)结果截图00000001实

8、验(shyn)三 霍尔传感器实验一、实验目的了解霍尔式传感器的结构、工作原理，了解霍尔式传感器在直流激励下的特性，了解霍尔式传感器在交流激励下的特性，通过实验了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。二、实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成，当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出，霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三、实验内容1 了解霍尔元件的特性曲线，计算线性霍尔元件工作曲线斜率。2 使用(shyng)实验模拟页面的模型，直观了解霍尔元件的工作方式，区别上 升

9、沿和下降(xijing)沿技术。3 固定圆盘角度，改变(gibin)永磁片和线性霍尔元件的距离，手动测量元件输 出电压，计算当前磁感应强度。旋转上盘片，重复测量。 4 使用实验面板，重复上诉实验，查看数据波形，核对手动测量的数据。5 将开关型霍尔元件的Vout、GND分别连接到接线端子的AI查分对， 调整电机转速，查看波形以及转速。四、实验器材器材数量霍尔传感器实验模块一套直流小电机一个电机支架一个侧轮片一个圆盘片一片杜邦线四组永磁片一个PVC 螺丝钉12颗五、实验步骤步骤一 关闭nextboard电源，将霍尔传感器件安装在nextboard上面；步骤二 利用电机支架将直流电机固定在实验板上，

10、将侧轮片安装在直流电 机轴上，插上电源，并注意调整传感器同圆片直接的距离；将圆盘 边安装在实验板正确位置，将永磁片放在圆片凹槽上面，将永磁片 靠近霍尔传感器，增加线性霍尔传感器接收到的磁场强度；步骤三 页面切换到自动切换页面，开始测量；移动磁片到线性霍尔传感器 的距离，观察输出波形实验数据表格1 磁场强度(cchng qingd)手动测量角度(jiod)()距离(jl)(cm)电压(V) 磁感强度(G) 0 0.8 2.7304 56.984 0 0.5 2.9918 261.110 0.3 3.7334 811.05 实验结果截图 实验四 热电偶实验一、实验目的通过对热电偶的辨识，并对辨识结

11、果进行动态误差修正，掌握系统辨识方法中的时域辨识方法和对测量结果的动态误差修正方法，了解动态误差修正在实际生活中的应用。二、实验原理实验是基于热电偶测温的工作原理所做，即：热电偶是由两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeckeffect）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。读出热端的电动势，然后根据热电动势与温度的函数关系可得出当前的温度值。当我们将热电偶放入热水中，由于温度的变化，产生一个阶跃信号，通过图形

12、确定系统是几阶系统，然后对模型进行辨识，并对测量结果进行动态误差修正，将修正前后的响应特性曲线进行比较，对实验结果进行分析。三、实验(shyn)内容1 熟悉不同类型(lixng)热电偶的特性曲线，掌握热电偶的测量方法。2 了解放大电路的测试(csh)原理，学会计算放大电路的放大倍数。3 通过冷端温度测量传感器LM35计算冷端温度，使用特性曲线估算冷端 电势。4 改变热电偶宫殿点温度，手动测量LM35输出电压以及放大电路的输出 电压，计算热电偶的工作点温度。学会通过冷端温度以及热电势计算工 作点温度。5 使用实验面板，重复上述实验，查看数据波形，核对手动测量的数据 四、实验器材器材数量热电偶实验

13、模块一个K 型热电偶一根J 型热电偶一根杜邦线四组五、实验步骤步骤一 关闭nextboard电源，将nextboard器件安装在模拟槽位上。步骤二 按照电路图连线。更具不同的放大倍数连不同的电阻步骤三 用单根连线短接A、B两端（短接输入端），打开nextboard电源，打 开软件进入实验操作平台，切换到自动测量版块，根据电路的实际 电路情况选择对应的电阻阻值；点击开始采集按钮，同时调整模块 上的调零旋钮(xun ni)，使E(T,T0)值最小;关闭采集(cij)，关闭nextboard电源，断 开短接线，接入热偶，开机重新开始(kish)温度采集。实验数据表格2 热电偶温度自动测量（总量庞大，

14、只取部分数据）T0()E(T,T0)(uV) T()28.3132.62 28.9028.3020.00 28.6528.319.37 28.4528.312.82 28.3328.302.95 28.3328.303.05 28.3328.302.40 28.31实验结果截图室温试验人体表温度实验(shyn)五 热敏电阻(r mn din z)实验一、实验(shyn)目的了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。二、实验原理热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温度系数为负，金属的

15、温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。三、实验内容1 了解B值对热敏电阻特性曲线的影响。2 熟悉恒流源法以及分压发的测试方法。学会计算热敏电阻阻值及温度 值。3 测量所有备选电阻阻值，将软件默认的阻值更改为实测阻值。4 固定温度值，修改两个电路中的跨接的电阻值（Ri），手动测量热敏 电阻的伏安特性。5 固定两个电路中的Ri， 改变温度，手动测量热敏电阻两端电压，换 算当前温度值。6

16、 使用实验面板，重复上述实验，查看数据波形，核对手动测量的数据。四、实验器材器材数量Nextboard一套热敏传感器一根杜邦线四组五、实验(shyn)步骤 步骤(bzhu)一 关闭(gunb)nextboard电源，将nextboard器件安装在模拟槽位上； 步骤二 使用万用表测量几个电阻实际阻值，并记录实际阻值； 步骤三 按照实验不同的测量方式选择电路板上不同的电路，将对用的电阻 连接到预制电路板上； 步骤四 开启nextboard电源，启动软件。切换到仿真与测量版块，填入电阻 的实际阻值；切换到自动测量版块；选择传感器的类型，点击开始 采集按钮。实验数据表格1 伏安特性手动测量Vt(V)i

17、(mA) Rt(K)1.80 0.2505 7.1661.74 0.2505 6.941.83 0.2505 7.31表格2 R-T特性手动测量Vt(V)i(mA)Rt(K) T()1.85 0.2505 7.378 32.391.79 0.2505 7.127 33.251.70 0.2505 6.776 34.52实验结果截图 室温(sh wn)体表(t bio)温度实验六 声音(shngyn)采集与回放实验一、实验目的通过实验了解如何将声音信号采集成电信号，将电信号再量化为数字信号进行存储，观察不同的声音的波形。二、实验原理声音是模拟信号，不同不声音是由不同的波形组成的，波形决定了声音的

18、音调等，通过传感器采集到的模拟声音信号，通过A/D转换，将模拟波形转化成编码进行，便可以利用存储设备将模拟量存储下来。三、实验内容利用nextpad软件和声音采集与回放模块进行声音的录制和播放，并且能够看到信号的频谱分析，在播放或录制过程中，可以拖动音量控制滑杆控制音量。四、实验器材器材数量声音采集与回放实验模块一套五、实验(shyn)步骤1 断开nextboard电源，将声音采集实验板安装(nzhung)在上面；2 切换到实验页面，点击播放按钮，选择(xunz)要播放的文件，可以听到文件 声音，同时观察输出的波形；3 点击存储按钮，设置问文件保存路径后开始声音采集，观察声音波形六、实验结果截图学生实验 心得 本学期我们对传感器原理及工程应用一书进行了较为深入的理论学习。同时，我们也进行进行了相关实验，将所学的理论知识与实践相结合在一起，在实践中继续学习，不断总结，不断反思，逐步完善，有所创新，并在实践中提高自己，在现有的实验条件下，我们选择了6项实验，这6项实验分别是热电偶实验、热敏电阻实验、光敏电阻实验、霍尔传感器实验、应变桥实验、声音采集与回放实验。实验中结合最新购进的实验箱，通过实际操作进行理论验证、观察软件界面波形及分析实验数据，学生本