2024年传感器实验报告

本科生试验汇报试验課程传感器与检测技术學院名称信息科學与技术學院专业名称電子信息工程學生姓名干娜學生學号13080229指导教師李志鹏试验地點6B610试验成绩二〇年月二〇年月试验一、求LM35温度传感器温度電压曲线试验试验目的掌握LM58的引脚功能与测温原理；學會用LM58测量水温；掌握温度计的使用措施；學會运用示波器测量传感器输出電压；掌握MATLAB拟合温度与電压的关系的措施。试验内容讀LM35数据手册，理解其引脚功能和使用措施；运用温度计测量5组水温，记录每组水温對应的LM35输出電压；3.用MATLAB拟合出温度与電压的关系曲线，并与传感器給定的温度電曲线作對比；4.完毕试验并總結试验過程中出現的問題以及收获与心得。三、求LM35的温度電压曲线LM35简介LM35是由NationalSemiconductor所生产的温度传感器，其输出電压与摄氏温標呈线性关系，转换公式如式如下：T為0時输出為0V，每升高1℃，输出電压增長10mV。LM35有多种不一样封装型式，外观如图1所示。在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可到达±1/4℃的精确率。其電源供应模式有單電源与正负双電源两种，其接脚如2所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，單電源模式在25℃下静止電流约50μA，工作電压较宽，可在4—20V的供電電压范围内正常工作非常省電。图1.LM35外观图图2.LM35引脚图，引脚阐明：電源地GND；電源正VCC；信号输出S從使用角度来說，热電偶常用于高温测量，铂電阻用于中温测量（摄氏800度左右），而热敏電阻和半导体温度传感器适合于200度如下的温度测量，LM35就是一款半导体温度传感器与用開尔文原则的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35無需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。LM35温度传感器模块不仅可以通過一根3P传感器连接线直接与多种單片机開发板、机器人控制器相连接，轻松实現周围环境温度检测，是制作互動作品与智能机器人的常用传感器。试验系统框图本试验的目的是测量LM35的温度電压曲线，用温度计测量水温，用示波器测量并记录目前温度下LM35的S引脚输出的電压值，测量5组数据用MATLAB拟合出温度電压曲线，系统框图如图3所示：图3.系统框图试验成果测量5组温度下對应LM35输出的電压值，成果如表1所示：表1.试验数据记录温度（℃）36.032.028.125.221.0電压（mv）361323283256213运用MATLAB拟合出温度電压曲线如图4所示：图4.温度電压曲线图成果分析：從温度電压曲线可以看出，温度和電压呈线性关系，從MATLAB运行成果可以看出電压（y）和温度（x）的函数关系曲线為y=9.868x+6.368，与原则的温度電压关系式有某些误差，但在误差容許的范围内，因此试验成果是對的的。试验二、水位传感器试验试验目的1.掌握水位传感器测量液位的原理；2.理解水位传感器的引脚及功能；3.學會用水位传感器测量水位。试验内容按规定接好電路；运用示波器测量输出的電压信号；测量并记录到达刻度‘4’、‘3.5’、‘3’、‘2.5’、‘2’、‘1.5’、‘1’、‘0.5’、‘0’對应输出的電压值数据，并分析试验成果；總結试验過程中出現的問題以及收获与心得。水位传感器试验1.水位传感器简介水位传感器是通過具有一系列的暴露的平行导线线迹测量其水滴/水量大小從而判断水位，完毕水量到模拟信号的转换，输出的模拟值可以直接被程序中函数所应用，到达水位报警的功能，低功耗，敏捷度高是其一大特點。水位传感器实物图如图1所示：图1.液位传感器实物图2.试验环节本试验的目的是测量水位传感器在水位到达刻度1、2、3、4時對应输出引脚的電压值。试验环节為：=1\*GB3①向量杯中注入适量的水，将水位传感器垂直放置，水位刚好可以到达刻度‘’，记录此時示波器测得的電压值；=2\*GB3②继续向量杯注水，使水位分别到达刻度‘4’、‘3.5’、‘3’、‘2.5’、‘2’、‘1.5’、‘1’、‘0.5’、‘0’记录對应的输出電压值。=3\*GB3③整顿试验数据，分析试验成果。3.试验成果测量水位分别到达水位传感器的刻度‘4’、‘3.5’、‘3’、‘2.5’、‘2’、‘1.5’、‘1’、‘0.5’、‘0’時的對应输出電压值，成果如表1所示：表1.试验数据记录刻度43.532.521.510.50電压（V）2.322.572.772.862.943.063.103.133.15成果分析：表1的刻度数据与实际高度是相反的，即刻度最大對应水位最小，從表中数据可得出結论：随水位的上升，传感器输出的電压逐渐升高。试验三、GY-61加速度传感器试验一、试验目的1.掌握加速度传感器测量姿态的原理；2.理解加速度传感器的各個引脚及對应的功能；3.學會用加速度传感测量在各個姿态下X-OUT、Y-OUT、Z-OUT引脚输出的電压值。试验内容1.按规定接好電路；2.运用示波器测量各個姿态下X-OUT、Y-OUT、Z-OUT引脚输出的電压值；3.记录试验数据并分析成果；4.總結试验過程中出現的問題以及收获与心得。三、GY-61加速度传感器试验1.加速度传感器简介GY-61加速度传感器使用的芯片是ADXL335，ADXL335是一款小尺寸、薄型、低功耗、完整的三轴加速度计，提供通過信号调理的電压输出，能以最小±3g的满量程范围测量加速度。它可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运動、冲击或振動导致的動态加速度。顾客使用CX、CY和CZ引脚上的電容XOUT、YOUT和ZOUT选择该加速度计的带宽。可以根据应用选择合适的带宽，X轴和Y轴的带宽范围為0.5Hz至1600Hz，Z轴的带宽范围為0.5Hz至550Hz。GY-61加速度传感器的引脚图如图1所示：图1.GY-61加速度传感器引脚图引脚阐明如表1所示：表1.加速度传感器引脚阐明2.试验环节本试验的目的是测量加速度传感器在不一样姿态下，X-OUT、Y-OUT、Z-OUT引脚输出的電压值，姿态分别為：‘Y+’、‘Y-’、‘X-’、‘X+’、‘Z+’、Z-’，標号為‘+’的方向為将传感器上方向指示對应的反方向竖直向下；標号為‘-’的方向与‘+’的方向恰好成180度角。试验环节：=1\*GB3①按规定连接好電路；=2\*GB3②测量姿态分别為‘Y+’、‘Y-’、‘X-’、‘X+’、‘Z+’、Z-’時，X-OUT、Y-OUT、Z-OUT引脚输出的電压值；=3\*GB3③记录试验数据，分析试验成果。3.试验成果测量姿态分别為‘Y+’、‘Y-’、‘X-’、‘X+’、‘Z+’、Z-’時，X-OUT、Y-OUT、Z-OUT引脚输出的電压值，成果如表2所示：表2.试验数据记录Y+Y-X-X+Z+Z-X-OUT（V）1.601.621.931.381.601.61Y-OUT（V）1.251.931.591.571.571.61Z-OUT（V）1.581.561.531.541.251.90成果分析：從表2的3行数据X-OUT、Y-OUT、Z-OUT的電压值可以看出，姿态的X轴变化時，‘X-’、‘X+’對应的X-OUT的数值相差较大且与Y+’、‘Y-’、‘Z+’、‘Z-’對应的X-OUT输出電压不一样，Y+’、‘Y-’、‘Z+’、‘Z-’對应的X-OUT输出電压基本相似。Y-OUT、Z-OUT的输出電压也符合這条规律。由此可得出結论：當加速度传感器的X、Y或Z轴有倾角時，對应的X-OUT、Y-OUT、Z-OUT就有变化了的電压输出。试验四、火焰传感器与热释電紅外传感器试验一、试验目的1.掌握火焰传感器和热释電紅外传感器的工作原理；2.理解火焰传感器和热释電紅外传感器的各個引脚及對应的功能；3.學會用示波器观测火焰传感器和紅外热释電传感器在有人和無人時引脚输出的電压值变化。二、试验内容1.按规定接好電路；2.运用示波器观测火焰传感器在有人和無人通過時引脚输出的電压值的变化；3.运用示波器观测热释電紅外传感器在有人和無人通過時引脚输出的電压值的变化；4.總結试验過程中出現的問題以及收获与心得。三、火焰传感器与热释電紅外传感器试验1.火焰传感器简介火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器對火焰尤其敏捷。火焰传感器运用紅外线對火焰非常敏感的特點，使用特制的紅外线接受管来检测火焰。遠紅外火焰传感器可以用来探测火源或其他某些波長在700纳米～1000纳米范围内的热源。在机器人比赛中，遠紅外火焰探頭起著非常重要的作用，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。运用它可以制作灭火机器人、足球机器人等。火焰传感器的实物图如图1所示：图1.紅外传感器实物图2.热释電紅外传感器简介热释電紅外传感器和热電偶都是基于热電效应原理的热電型紅外传感器，不一样的是热释電紅外传感器的热電系数遠遠高于热電偶,其内部的热電元由高热電系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口构成,其极化随温度的变化而变化。為了克制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两個特性一致的热電元反向串联或接成差動平衡電路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的紅外线能量变化，并将其转换為電信号输出。热释電紅外传感器在构造上引入場效应管的目的在于完毕阻抗变换，由于热電元输出的是電荷信号,并不能直接使用因而需要用電阻将其转换為電压形式，该電阻阻抗高达104M，故引入的N沟道結型場效应管应接成共漏形式，即源极跟随器来完毕阻抗变换。在热释電紅外传感器探测器的前方装设一种菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各提成若干等份，制成一种具有特殊光學系统的透镜，它和放大電路相配合，可将信号放大70分贝以上，這样就可以测出10~20米范围内人的行動。热释電紅外传感器的实物图如图2所示：图2.热释電紅外传感器实物图3.试验环节=1\*GB3①按规定连接好電路；=2\*GB3②测量在有人和無人两种状态的動态转换時，火焰传感器输出電压变化；=3\*GB3③测量在有人和無人两种状态的動态转换時，热释電紅外传感器输出電压变化。=4\*GB3④分析试验現象，總結试验成果。4.试验成果火焰传感器：人手在紅外接受管前為高電平；人手离開紅外接受管转换為低電平。热释電紅外传感器：（1）模拟信号输出：人手在感应范围内输出電压1.01V；人手离開感应范围電压下降，電压幅值降為-733mV。（2）数字信号输出：人手在感应范围内输出為低電平；人手离開感应范围输出為高電平。學生试验心得通過這四次地传感器试验，我理解了温度传感器LM35、水位传感器、加速度传感