传感器与检测技术实验报告分解

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西华大学实验报告

西华大学实验报告（理工类）

开课学院及实验室：自动检测及自动化仪表实验室实验时间：年月日

学生姓名学生所在学院课程名称实验项目名称桥性能比较与半导体应变片性能比较实验指导教师林艳、陈高燕项目学分学号电气信息学院传感器与检测技术实验一：箔式应变片性能及单臂、半桥、全项目代码成绩年级/专业/班课程代码106088009一、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；

4．比较金属应变片与半导体应变片的各种的特点。

二、实验原理

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。

三、实验设备、仪器及材料

直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码）、电压表。

四、实验步骤（按照实际操作过程）

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，调零后关闭仪器电源。

2．按图1.1将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为金属箔式应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。

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＋4VRR2＋WD－4VR3R1图1.1单臂电桥测试原理图

－V3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。

4．旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点，向上和向下移动各5mm，测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。

5．直流半桥：保持差动放大器增益不变，将R2换成与应变片R工作状态相反的另一金属箔式应变片，（若R拉伸，换上去的应为压缩片）形成半桥。重复单臂电桥的步骤；

6．直流全桥：保持差动放大器增益不变，将R1换成与应变片R工作状态相反的另一金属箔式应变片，（若R拉伸，换上去的应为压缩片），将R3换成与应变片R工作状态相同的另一金属箔式应变片，形成全桥。重复单臂电桥的步骤。

五、实验过程记录(数据、图表、计算等)

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六、实验结果分析及问题讨论

指导教师签字：

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开课学院及实验室：自动检测及自动化仪表实验室实验时间：年月日

学生姓名学生所在学院课程名称实验项目名称阻测温试验指导教师林艳、陈高燕项目学分学号电气信息学院传感器技与检测技术实验二：热电式传感器——热电偶、热敏电项目代码成绩年级/专业/班课程代码106088009一、实验目的

1、观察了解热电偶的结构；2、熟悉热电偶的工作特性；3、学会查阅热电偶分度表；4、了解热敏电阻的特性；

5、比较热电偶和热敏电阻的特性。

二、实验原理

1．热电偶测温：热电偶是热电式传感器的一种，它可将温度变化转化成电势的变化，其工作原理是建立在热电效应的基础上的。即将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两个结点的温度不同，回路中将产生一定的电流（电势），其大小与材料的性质和结点的温度有关。因此只要保持冷端温度t0不变，当加热结点时，热电偶的输出电势E会随温度t变化，通过测量此电势即可知道两端温差，从而实现温度的测量。本仪器中热电偶为铜—康铜热电偶（K型）。

2．热敏电阻测温：热敏电阻是热电式传感器的一种，它可将温度变化转化为电阻变化以达到测量温度的目的。热敏电阻是利用半导体材料制成的热敏元件，它具有灵敏度高，可以应用于各领域的优点。热电偶一般测高温线性较好，热敏电阻则用于200℃以下温度较为方便。

本实验中所用热敏电阻为负温度系数。其定义为热敏电阻在其自身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量，可用下式表示为：

?T?1dRTB??RTdTT2式中B为热敏电阻常数。本实验所用的热敏电阻B=3200K。

负温度系数的热敏电阻其特性可以表示为：RT?RT0式中RT、RT0分别为温度T和T0时的电阻值。

因此当温度变化时，热敏电阻阻值的变化将导致由运放组成的压/阻变换电路的输出电压变化，其关系

11B(?)eTT0

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可表示为：

U0UTR?U0?T0RT0RTUTRT式中UT、UT0分别为温度T和T0时的压/阻变换电路的输出电压值。根据上面两式：

11RT1?ln?TBRT0T0

11UT1?ln?TBUT0T0三、实验设备、仪器及材料

热电偶、热敏电阻RT、温度变换器、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）。

四、实验步骤（按照实际操作过程）

1．热电偶的测温试验步骤

（1）调节差动放大器输出为