生物医学传感器实验ppt精品

1、商品目录，实验六热敏电阻的特性，实验一金属箔式应变片半桥性能实验，实验二金属箔式应变片全桥性能实验，实验三电容式传感器的位移特性实验，实验五霍尔传感器的位移特性，实验四差动变压器的性能测定， 实验一金属箔式应变片半桥性能实验生物医学传感器教室刘艳Email: liuyan2010，一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，半桥的工作原理和性能。 二、实验器材应变式传感器的实验模板、重物、数显表、15V电源、5V电源、万用表。 三、基本原理线在外力作用下发生机械变形时，其电阻值会变化，这就是金属的电阻应变效应。 用、应变片测定力时，把应变片贴在被测定对象的表面。 由于外力，被测量对象的表面产生微

2、小的机械变形时，应变片的敏感栅格也随着变形，其电阻值变化。 用转换电路把机械变化转换成对应的电压和电流的变化。 将两个应变计连接到桥的相邻臂上，拉伸一个应变计时，另一个被称为半桥差动电路，如图1所示。R1=R2、R3=R4、4、实验顺序：1.应变传感器的应变片的安装位置如图2所示，应变传感器安装在应变传感器的模块上。 传感器的各应变片访问模板左上的R1、R2、R3、R4 (如图3所示) 。 进行图2应变式传感器安装图像、应变计接口、图3应变传感器模块、2 .差动放大器的零调整，使差动放大器的正、负输入端接地短路，将输出端连接到主箱面板上的数字电压表输入端Vi。 确认没有错误后，关闭主箱的电源开

3、关，调整实验模板，提高零音量Rw3，将数显表显示为零。 如图4所示。 图4的差分放大器调整为零，R2与R1受力的状态相反，即，受到两个反作用力的电阻应变计设置为桥的相邻边。 接通桥电源5V，调整桥调整电位器Rw1，进行桥调整。 图5的配线，3 .配线，4 .实验记录是在砝码盘上放置砝码，读取数显表的数值，然后一个一个地增加砝码，读取对应的数显表的值直到200g砝码结束。 记录实验结果填写下表。 表1测量半桥时，输出电压和负载重量值，5，注意事项1 .如果不在重物上放置超过1kg的东西，传感器容易破损。 2 .桥的电压为5V，绝对不连接到15V的话，应变片可能会烧损。 六、思考问题半桥测量时，两

4、个受到不同力的状态下的阻力应变计与桥接时，(1)放在对边(2)旁边。 七、实验报告要求1 .记录实验数据，绘制半桥时传感器的特性曲线。 生物医学传感器课题组高凤梅Email:mei_zz，实验双金属箔式应变片全桥性能实验，一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，全桥的工作原理和性能。 二、实验器材应变式传感器的实验模板、砝码、数显表、15V电源、5V电源、万用表。 三、基本原理线在外力作用下发生机械变形时，其电阻值会变化，这就是金属的电阻应变效应。 用、金属的电阻式，应变片测定力时，把应变片贴在被测定对象表面。 由于外力，被测量对象的表面发生微小的机械变形时，应变片的敏感栅格也随着变形，其电

5、阻值相应变化，通过转换电路转换成相应的电压或电流的变化。 在桥平衡的情况下，UO=0，桥平衡的条件为R1R4=R2R3，r时，桥的输出电压测量图1中的桥，当r，应变计电阻值和应变量相同时，电压输出为半桥时：全桥时：哈输出灵敏度提高，非线性得到改善。四、实验步骤：1.安装应变片的安装位置如图1所示，应变传感器安装在应变传感器模块上。 传感器的各应变片访问模板左上的R1、R2、R3、R4 (如图2所示) 。 进行图2应变式传感器安装图像、应变计接口、图3应变传感器模块、2 .差动放大器的零调整，使差动放大器的正、负输入端接地短路，将输出端连接到主箱面板上的数字电压表输入端Vi。 确认没有错误后，关

6、闭主箱的电源开关，调整实验模板，提高零音量Rw3，将数显表显示为零。 图4差动放大器的零调整接线图，3 .右图的接线用应变片连接桥。 请注意，将两力相反的电阻应变计作为桥的邻接边。 接通桥接电源5V，调整桥接调整电位器Rw1，进行桥接调整。 图5的全桥线图，4 .将砝码放置在砝码盘中，读取数显表的数值，之后每次增加1个砝码，读取对应的数显表的值直到200g砝码完成。 记录实验结果填写下表。 表1输出电压和负荷重量值的记录表、5、注意事项1 .如果不在重物上放置超过1kg的东西，传感器容易破损。 2 .桥的电压为5V，绝对不连接15V的话，应变片可能会烧损。 六、思考问题全桥测量时4枚受到不同力

7、的状态下的阻力应变计与桥接时，应放在(1)对边(2)的旁边。 七、实验报告要求：1.记录实验数据，绘制全桥时传感器的特性曲线。实验三电容式传感器的位移特性实验，生物医学传感器课题组的高凤梅Email:mei_zz，一、实验目的是了解电容式传感器的结构和特征。 二、实验器材静电容量传感器、静电容量传感器实验模板、微头、数字面板单元、直流稳定化，能够以两块金属平板为电极构成电容器，在忽略边缘效应的情况下，其静电容量c为：a-极板的被复面积d-极板间距离-电容器三、基本原理，图1的电容器电路图，三种基本类型：可变面积型(a )型可变极间距离(可变间隙) (d )型可变介电常数()型、d、a和三个参数

8、中，不改变其中的两个，改变另一个参数而改变电容器电容c 电容传感器是利用电容器的原理将测量的非电量的变化转换成电容的变化的传感器装置。 在医疗设备中，为了记录生物医疗信息，将变面积型静电电容传感器作为位置反馈元件，来改善记录设备的精度、线性度等性能。 在变面积型电容传感器中，平板结构对极间距离特别敏感，受到测量精度的影响，而圆柱结构对极板径向变化的影响小，在理论上具有良好的线性关系。，l的外圆筒和内圆筒的被复部分的长度，外圆筒内半径和内圆筒外半径。 一组线位移的电容为：图2的差动电容器的原理图：两圆筒相对移动l时，电容变化量c :其静态灵敏度，圆筒式电容传感器可以提高灵敏度和线性度，电容传感器

9、的电容值非常微小，通过测量电路，检测电压、电流、频率信号图3的测量电路，四，实验步骤1 .安装传感器，把电容式传感器安装到电容式传感器的实验模板上，把传感器引线的插头插入实验模板的插座。 将连接了2.15v电源的静电电容传感器的实验模板的输出端Vo1与数字显示单元Vi接触(插入主箱Vi的孔)的Rw调节到中间位置。 3 .转动测量微头使静电电容传感器的可动极板的位置发生变化，每隔0.2mm记录位移x和输出电压值，并记录在表中。 表1静电电容传感器位移和输出电压值的关系表，5，注意事项1 .传感器轻放，决不要掉在地上。 2 .进行实验时，请勿触摸传感器。 一接触，直线性就会变差。六、思考问题，传感

10、器的边缘效应会对传感器性能产生什么样的负面影响？ 七、实验报告1 .记录实验数据，绘制电容式传感器的特性曲线，用最小二乘法绘制拟合曲线。 根据、2 .实验数据计算系统灵敏度和非线性误差，实验四差动变压器的性能测定，生物医学传感器课题组高凤梅Email:mei_zz、一，实验目的1 .理解差动变压器的工作原理和特性2 .了解三段式差动变压器的结构。 二、实验器材差动变压器实验模板、微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源。 感应式传感器的基本原理是电磁感应。 在感应式传感器中，互感式传感器将所测量的变化转换为变压器的互感变化。 向变压器的初级线圈输入交流电压，在次级线圈上相互感应电位。 变压器的

11、次级线圈总是以差动形式连接，所以也称为差动变压器式传感器。 三、基本原理，铁心位于线圈中心位置时，铁心向上方移动时，铁心向下方移动时，图1的差动变压器的原理图是、p、M1、M2、S2、S1、b， 图2的差动变压器的输出特性，在铁心从中心位置偏离时，输出电压越偏离中心位置越大，但相位差180度，实际上，铁心位于中心位置，输出电压不是零电位，而是存在零点残留电压。，位移，Uo，Ux，位移，Uo，Ux， 在本实验中，当传感器根据被检体而移动时，根据一次线圈和二次线圈之间的互感的变化，二次线圈的感应电位发生变化，一个二次感应电位增加，另一个感应电位减少， 二次、二次、二次、二次、二次、二次、二次、二次

12、、二次、二次、二次、二次、二次、本差动变压器式感应传感器的原理如图3所示，差动输出提高了灵敏度，线性度也改善了。 图3的差动变压器的原理接线图，四，实验步骤1 .安装传感器，二.接线，输入音频，用频率计监视激励信号差动输出信号(音频输出2V )，差动输出信号被输出到示波器，用于比较观察。 3 .转动微头，观察位移特性(1)转动微头，观察示波器的第一通道，使差动输出VPP最小化。 (2)假定一个方向为正位移，从最小开始转动微头，每隔0.2mm从示波器读取输出电压VPP的值，记录在下表中。 表1差动变压器的位移x值和输出电压数据表，(3)从最小向反相移动进行试验，记录了数据。 注意左右位移时，一次

13、波形的相位关系。 五、注意事项1 .进行实验前，用示波器监视差动变压器的激励信号的幅度，把Vpp值设为2V，不太大的话，差动变压器的发热很严重，影响其性能，导致线圈烧毁。 2 .模块上的L2、L3线圈旁边的“*”表示两线圈的同名端。 差动变压器的测量频率的上限受到什么样的影响？ 六、思考问题、七、实验报告要求：1.记录实验数据，绘制出差变压器传感器左移和右移的特性曲线。 根据实验数据计算系统灵敏度s和非线性误差，了解实验五霍尔传感器的位移特性，生物医学传感器教育小组刘艳Email:liuyan2010，一、实验目的霍尔传感器的原理和应用。 二、实验器材霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、微型磁头、

14、15V直流电源、数字显示单元。 三、基本原理1 .霍尔效应金属或半导体片放置在磁场中，电流一流过，就在与磁场和电流垂直的方向上产生电动势的物理现象称为霍尔效应。 具有这种效果的元件成为霍尔元件。 在极性相反、磁场强度相同的两种磁铁的气隙之间放置霍尔元件。在图1的结构图中，当控制电流恒定时，磁场与位移成比例时，k-位移传感器的灵敏度、2 .霍尔位移传感器的工作原理、磁场梯度越大灵敏度越高，磁场梯度越均匀，输出的线性越好。 霍尔电位与位移量呈线性关系，其输出电位的极性反映了元件的位移方向。 图2的磁场强度和位移量的关系，此时元件位于磁场中心，利用该原理可以测量与位移有关的非电量，例如力、压力、加速

15、度、液位和差压。 该传感器一般能测量1-2mm的微小位移，但其特征是惯性小，响应速度快，能在无接点进行测量。 四、实验步骤1 .安装霍尔传感器把霍尔传感器安装到霍尔传感器实验模块上，把传感器导线插头插入实验模板的插座，实验板的连接线如图3所示。 接通图3的直流激励时的霍尔传感器位移实验的接线图、图4的传感器实验机和霍尔传感器实验模块的实物图、数字表零电源，调节微型头使孔板大致位于磁铁的中间位置，再调节RW1使数字表零3 .实验记录微头沿轴向推进，每转0.2mm记录一次读取值，将读取值记录在下表中，直到读取值大致一定。 表1霍尔传感器输出电动势和位移，五、实验注意事项1 .传感器轻放，千万不要掉

16、在地上。 2 .请不要将霍尔传感器的励磁电压弄错为15V。 霍尔元件有烧毁的危险。 六、思考问题本实验中霍尔元件位移的线性度实际反映了多大程度的变化？ 七、实验报告要求1 .整理实验数据，根据得到的实验数据绘制传感器的特性曲线。 2 .总结霍尔元件的误差主要有几种，各自的原因是什么，应该如何补偿。 了解实验六热敏电阻的特性、生物医学传感器教室刘艳Email:liuyan2010，一、实验目的热敏电阻的特性和应用。 二、实验器材加热源、温度控制单元、温度传感器实验模板、测试仪。 三、基本原理热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件，一般由半导体材料制成。 1 .热敏电阻的分类：负温度系数热敏电阻NTC；

17、 正温度系数热敏电阻PTC； 临界温度系数热敏电阻CTR。 2、热敏电阻的温度特性(RTT )、图1热敏电阻的电阻温度特性曲线、1 NTC负温度系数热敏电阻2 CTR临界温度系数热敏电阻3 PTC正温度系数热敏电阻、RT、R0温度为t、T0时的热敏电阻的电阻值B NTC热敏电阻(1) NTC的电阻温度特性、电阻温度系数：温度变化1C时的电阻值变化率与其值之比。 (经验式)、电阻温度系数决定热敏电阻在整个工作范围内的温度灵敏度。 一般来说，电阻率越大，电阻温度系数也越大。 电阻温度系数随着温度的下降急速增大。 图2 PTC热敏电阻的电阻-温度曲线、(2) PTC的电阻-温度特性、PTC热敏电阻的动作温度范围很窄。 四、实验步骤1 .连接了温度模块的恒流输入和控制柜的加热恒流输出。 2 .将温度控制器的SV窗口设