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传感器-实验教案

传感器-实验教案
传感器-实验教案

实验一 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验

一、实验目的:

1、了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥、半桥、全桥的工作原理和性能

2、比较单臂电桥、半桥、全桥的不同性能,了解其特点

3、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、基本原理:

电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:

εK R R =?/

式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化,K 为应变灵敏系数,l l /?=ε为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位的受力状态变化,电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压U O14/εEK =。

不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压Uo 2=2/εEK 。

全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,当应变片初始阻值:R 1= R 2= R 3= R 4,其变化值ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4时,其桥路输出电压U o3=εKE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。

三、需用器件与单元:

应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源

四、实验步骤: 1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。

固固

图1-1 应变式传感器安装示意图

2、接入模块电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开

关,将实验模块调节增益电位器Rw

3

顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正、负输入端与地短接,输出端Vo2与主控箱面板上

的数显表电压输入端Vi相连,调节实验模块上调零电位器Rw

4

,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。关闭主控箱电源。

3、将应变式传感器的其中一个应变片R

1(即模块左上方的R

1

)接入电桥作

为一个桥臂与R

5、R

6

、R

7

接成直流电桥(R

5

、R

6

、R

7

模块内已连接好),接好电桥

调零电位器Rw

1

,接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。在电子秤

上放上托盘,检查接线无误后,合上主控箱电源开关。调节Rw

1

,使数显表显示为零。

4、在电子秤上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1,关闭电源。

5、根据图1-3接线。R

1、R

2

为实验模块左上方的应变片,注意R

2

应和R

1

力状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V,调节电桥调零电位器Rw

1

进行桥路调零,实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤,将实验数据记入表1-2,计算灵敏度S=W

u?

?/,非线性误差δf2。若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片,应更换另一个应变片。

表1-2半桥测量时,输出电压与加负载重量值

6、根据图1-4接线,实验方法与实验二相同。将实验结果填入表1-3;进行灵敏度和非线性误差计算。

7、根据表1-1,1-2,1-3计算系统灵敏度S,S=W

u?

?/(u

?输出电压变化

量;W

?重量变化量)计算线性误差:δf1=y

m/

?

F ?S ×100%,式中m

?为输出值

(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:y

F ?S

满量程输出平均值,此处为200g。

五、思考题:

1、单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用:(1)正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均可。

2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时,应放在:(1)对边(2)邻边。

3、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差,是因为:(1)电桥测量原理上存在非线性(2)应变片应变效应是非线性的(3)调零值不是真正为零。

4、全桥测量中,当两组对边(R

1、R

3

为对边)电阻值R相同时,即R

1

= R

3

R 2= R

4

,而R

1

≠R

2

时,是否可以组成全桥:(1)可以(2)不可以。

5、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何

利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻?

图1-5 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图

实验二电涡流传感器的应用

一、实验目的:

1、了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。

2、了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响

3、了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。

二、基本原理:

通以高频电流的线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗,而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关,因此可以进行位移测量。

涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关,因此不同的材料就会有不同的性能。

电涡流传感器在实际应用中,由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分,会减弱甚至不产生涡流效应,因此影响电涡流传感器的静态特性,所以在实际测量中,往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。

三、需用器件与单元:电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片、圆铜片、圆铝片。

四、实验步骤:

1、根据图2-1安装电涡流传感器。

2、观察传感器结构,这是一个扁平绕线圈。

3、将电涡流传感器输出线接入实验模块上标有Ti的插孔中,作为振荡器的一个元件(传感器屏蔽层接地)。

4、在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器的被测体。

5、将实验模块输出端V

o 与数显单元输入端V

i

相接。数显表量程切换开关选

择电压20V档。

6、用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中。

7、使测微头与传感器线圈端部接触,开启主控箱电源开关,记下数显表读数,然后每隔0.2mm (参考测量间隔)读一个数,直到输出几乎不变为止。将结果列入表2-1。

8、根据表2-1数据,画出V-X 曲线,根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点,试计算量程为1mm 、3mm 、5mm 时的灵敏度和线性度(可以用端基法或其它拟合直线)。

9、将原铁圆片换成铝和铜圆片。进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试,分别记入表2-2和表

2-3。

表2-3 被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据

10、根据表2-2和表2-3分别计算量程为1mm 和3mm 时的灵敏度和非线性误差(线性度)。

11、比较以上所得的3组结果,进行小结。 五、思考题:

1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关。

2、当被测体为非金属材料时,利用电涡流传感器进行测试的结果如何?

接主控箱数显表

地V i 接主控箱电源输出

图2-2 电涡流传感器位移实验接线图

+15V

实验三 霍尔式传感器的应用

一、实验目的:

1、了解霍尔式传感器原理与应用。

2、了解直流激励时霍尔式传感器的位移特性

3、了解霍尔传感器用于振动测量实验的方法。

4、了解霍尔传感器用于称重实验的方法。 二、基本原理:

1、根据霍尔效应、霍尔电势U H = K H IB ,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时,它就可以进行位移测量。

2、利用霍尔式位移传感器和振动台加载时悬臂梁产生位移,通过测位移来称重。

三、需用器件与单元:

霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4V 、±15V 、测微头、振动台、砝码、数显单元。

四、实验步骤:

1、将霍尔传感器按图3-1安装。霍尔传感器与实验模块的连接按图3-2进行。1、3为电源±4V ,

2、4为输出。

2、开启电源,调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置,Rw 3旋到满度的中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。

3、旋转测微头向轴向方向推进,每转动0.2mm (参考测量间隔)记下一个读数,直到读数近似不变,将读数填入表3-1。作出V-X 曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。

图3-1 霍尔传感器安装示意图

图3-3 差动变压器振动测量安装示意图

4、将霍尔传感器按图3-3安装。

5、在霍尔元件上加直流电压±4V ,数显表为2V 档。

6、调节传感器连接支架高度,使传感器在磁钢中点位置(要求当振动台无重物时,调节传感器高度使它在线性段起点),调节Rw 2使数显表输出为零。

7、在振动台面上中间部分分别加砝码:20g 、40g 、60g 、80g 、100g ,读出数显表上的相应值,依次填入表3-2。

8、根据表3-2计算该称重系统的灵敏度。

6、放上未知重物,读出数显表电压值。计算出未知重物为 g 。 五、思考题:

1、本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化?

2、该电子秤系统所加重量受到什么限制?

实验四 光纤传感器的应用

一、实验目的:

了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、基本原理:

本实验采用的是导光型多模光纤,它由两束光纤混合组成Y 型光纤,探头为半圆分布,一束光纤端部与光源相接发射光束,另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端,即探头,它与被测体相距X ,由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来,由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量,而光电转换器转换的电压量大小与间距X 有关,因此可用于测量位移。

三、需用器件与单元:

光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元、测微头、±15V 直流源、反射面(3种)。

四、实验步骤:

1、根据图4-1安装光纤位移传感器,两束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。其内部已和发光管D 及光电转换管T 相接。

2、将光纤实验模块输出端V o1与数显单元相连,见图4-2。

图4-1 光纤传感器安装示意图

传感器

3、调节测微头,使探头与反射平板轻微接触。

4、实验模块接入±15V 电源,合上主控箱电源开关,将Rw1旋转到中间位置,调节Rw2使数显表显示为零。

5、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm(参考测量间隔)读出数显表值,将其填入表4-1。

表4-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据

6、根据表4-1的数据,分析光纤位移传感器的位移特性,计算在量程1mm 时的灵敏度和非线性误差。

五、思考题:

光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求?

接主控箱电源输出

接主

控箱数显表

V i 地

图4-2 光纤传感器位移实验模块

实验五速度检测试验

一、实验目的:

了解利用霍尔传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电传感器、磁电传感器进行转速检测的异同。

二、基本原理:

1、利用霍尔效应表达式U

H = K

H

IB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,圆盘

每转一周,磁场就变化N次,霍尔电势相应变化N次,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。

2、用电涡流的位移传感器及其位移特性,当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化(齿轮、凸台)时,就可以得到相应的电压变化量,再配上相应电路测量转轴转速。本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。

3、利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲,经电路处理即可测量转速。

4、光电式转速传感器有反射型和直射型两种,本实验装置是反射型的,传感器端部有发光管和光电管,发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号,由于转盘上有黑白相间的12个间隔,转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲,将电脉冲计数处理即可得到转速值。

三、需用器件与单元:

霍尔转速传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电传感器、转速调节2-24V、转动源单元、数显单元的转速显示部分。

四、实验步骤:

1、根据图5-1,将霍尔转速传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电传感器、磁电传感器分别装于传感器支架上,探头对准反射面的磁钢。

图5-1 霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图

2、将直流源加于霍尔转速传感器、光电传感器、磁电传感器电源输入端。红(+)接+5V,黑(┴)接地。

3、将霍尔转速传感器、光电传感器、磁电传感器输出端(蓝)插入数显单元F

in

端。

4、将转速调节中的2-24V转速电源引到转动源的2-24V插孔。

5、将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显表指示转速1

n。调节电压使转动速度变化。观察数显表转速显示的变化。

6、按图2-2,将电涡流传感器实验模块输出端V

o 与数显单元输入端V

i

相接。

数显表量程切换开关选择电压20V档。将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显表指示转速

1

n。调节电压使转动速度变化。观察数显表转速显示的变化。

7、按图4-2,将光纤传感器实验模块输出V

o1与数显电压表V

i

端相接,接上

实验模块上±15V电源,数显表的切换开关选择开关拨到2V档。①用手转动圆

盘,使探头避开反射面(暗电流),合上主控箱电源开关,调节Rw使数显表显示接近零(≥0)。②再用手转动圆盘,使光纤探头对准反射点,调节升降支架高低,使数显表指示最大,重复①、②步骤,直至两者的电压差值最大,再将V

o1

与转

速/频率数显表F

in

输入端相接,数显表的波段开关拨到转速档。

8、将转速调节2-24V,接入转动电源24V插孔上,使电机转动,逐渐加大转速源电压。使电机转速盘加快转动,固定某一转速,观察并记下数显表上的读

1

n。

9、固定转速电压不变,将选择开关拨到频率测量档,测量频率,记下频率

读数,根据转盘上的测速点数折算成转速值

2

n。

10、将实验步骤4与实验步骤3比较,以转速n

1

作为真值计算两种方法的

测速误差(相对误差),相对误差r=((n

1-n

2

)/n

1

)×100%。

五、思考题:

利用霍尔传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电传感器、磁电传感器进行转速检测的异同。

实验六温度检测实验

一、实验目的:

1、了解热电阻Cu50与Pt100的特性与应用。

2、了解热电偶测量温度的性能与应用范围。

二、基本原理:

1、在一些测量精度要求不高且温度较低的场合,一般采用铜电阻,可用来测量-50oC~+150oC的温度。铜电阻有下列优点:

1)在上述温度范围内,铜的电阻与温度呈线性关系

R

t = R

(1+at)

2)电阻温度系数高,a = 4.25~4.28×10-3/oC

2、常用铂电阻和铜电阻,铂电阻在0-630.74oC以内,电阻R

t

与温度t的关系为:

R t = R

(1+At+Bt2)

R 0系温度为0oC时的铂热电阻的电阻值。本实验R

=100oC,A=3.90802×10-3 oC-1

B=-5.080195×10-7 oC-2,铂电阻现是三线连接,其中一端接两根引线主要是为了消除引线电阻对测量的影响。

3、当两种不同的金属组成回路,如两个接点有温度差,就会产生热电势,这就是热电效应。温度高的接点称工作端,将其置于被测温度场,以相应电路就可间接测得被测温度值,温度低的接点就称冷端(也称自由端),冷端可以是室温值或经补偿后的0oC、25oC。

三、需用器件与单元:

加热源、K型热电偶、E型热电偶、Cu50热电阻、Pt100热电阻、温度源、温度传感器实验模块、数显单元

四、实验步骤:

1、将温度源模块上的220V电源插头插入主控箱面板温度控制系统中的加热输出插座上。

2、同时温度源中“冷却输入”与主控箱中“冷却开关”连接,同时“风机电源”和主控箱中“+2-+24V”电源输出连接(此时电源旋钮打到最大值位置),同时打开温度源开关。

3、注意:首先根据温控仪表型号,仔细阅读“温控仪表操作说明”,(见附录一)学会基本参数设定(出厂时已设定完毕)。

4、选择控制方式为内控方式,将热电偶插入温度加热源的一个传感器安置孔中。再将K型(对应温度控制仪表中参数Sn为0,或E型Sn为4)热电偶自

由端引线插入主控箱上的传感器插孔中,红线为正极。它们的热电势值不同,从热电偶分度表中可以判别K性和E型(E型热电势大)热电偶。

5、从主控箱上将±15V电压,地接到温度模块上,并将R5,R6两端短接接地,打开主控箱电源开关,将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接,调节Rw3使数显表显示为零。

6、Cu50热电阻加热端插入加热源的另一个插孔中,尾部红色线为正端,插入实验模块的a端,见图6-1,蓝黑两端短接插入b孔上,a端接电源+2V,b端与差动运算放大器的一端相接,桥路的另一端和差动运算放大器的另一端相接。

使电桥平衡,即桥路输出端b和中心活动点此时,打开主控箱电源开关,调Rw

1

之间在室温下输出为零。

6-1

7、合上主控箱上温度仪表电源开关,设定温度控制值为40oC,当温度控制在40oC时开始记录电压表读数,重新设定温度值为40oC+n·Δt,建议Δt=5oC,n=1……10,每隔1n读出数显表输出电压与温度值。记下数显表上的读数,填入

表6-1。

8、将热电阻Cu50换为Pt100,重新以上实验,记下数显表上的读数,填入

表6-2。

五、思考题:

如何根据测温范围和精度要求选用热电阻?

传感器实验教案

目录 实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 (1) 实验二移相器实验 (3) 实验三相敏检波器实验 (4) 实验四差动变压器(互感式)的性能 (6) 实验五霍尔式传感器的静态位移特性——直流激励 (7) 实验六光纤位移传感器的动态实验一 (8) 实验七光纤位移传感器的动态实验二 (9) 实验八热敏电阻测温演示实验 (10)

实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 实验目的:了解金属箔式应变片,单臂单桥的工作原理和工作情况。 所需单元及部件: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、V/F表。 旋钮初始位置:直流稳压电源打N_+2v档,V/F表打到2V档,差动放大增益调到最大。 实验步骤: (1)观察所需单元、部件在实验仪上的所在位置观察梁上的应变片,上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片,测微头在双平行粱右端的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。 (2)将差动放大器调零:用lOom长的连线将差动放大器的正(+)、负(一)、地短接。将差动放大器的输出端与V/F表的输入端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V/F表显示为零(或接近零)。关闭主、副电源。 (3)实验仪内配备的锁紧式插头线的使用方法:连线时,将连线的插头插入仪器上的插座后顺时针方向旋转30度左右接触就很可靠。并可在此插头的上方可继续插入很多插头,可任意扩展,立体布线。将插头逆时针方向旋转30度左右即可拔出。注意拔出连线时千万不能直接拉导线,要拿住连线头部拨起,以免拉断实验连线。 (4)根据图1接线。R1、B2、R3为电桥单元的固定电阻;Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4v档,V/F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P,D(W1),使V/F显示为零,然后将V/F表置2V档,再慢慢调电桥RD(W1),使V/F表显示为零。 (5)将测微头转动到10mm刻度附近,按装到双平行梁的右端即自由端(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V/F表显示值最小,再旋动测微头,使V/F表显示为零(细调零),这时的测微头刻度为零位的相应刻度。 (6)往下或往上旋动测微头,使粱的自由端产生位移记下V/F表显示的值。每旋动测微头一周即△x=0.5mm衄记一个数值填入下表: (7)据所得结果计算灵敏度△s=△v/△x(式中△x为梁的自由端位移变化,△v为V/F 表显示的电压值的相应变化)。 (8)实验完毕,关闭主、副电源,所有旋钮转到初始位置。

现代传感器检测技术实验-实验指导书doc

现代(传感器)检测技术实验 实验指导书 目录 1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验 3、实验二交流全桥振幅测量实验 4、实验三霍尔传感器转速测量实验 5、实验四光电传感器转速测量实验 6、实验五 E型热电偶测温实验 7、实验六 E型热电偶冷端温度补偿实验 西安交通大学自动化系 2008.11

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 一、概述 “THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合,开发成功的新一代传感器系统实验设备。 实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理(模块)、数据采集卡组成。 1.主控台 (1)信号发生器:1k~10kHz 音频信号,Vp-p=0~17V连续可调; (2)1~30Hz低频信号,Vp-p=0~17V连续可调,有短路保护功能; (3)四组直流稳压电源:+24V,±15V、+5V、±2~±10V分五档输出、0~5V可调,有短路保护功能; (4)恒流源:0~20mA连续可调,最大输出电压12V; (5)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级; (6)数字式毫安表:量程0~20mA,三位半数字显示、精度0.5级,有内侧外测功能; (7)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm; (8)计时器:0~9999s,精确到0.1s; (9)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.50C。 2.检测源 加热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~1200C; 转动源:0~24V直流电源驱动,转速可调在0~3000rpm; 振动源:振动频率1Hz~30Hz(可调),共振频率12Hz左右。 3.各种传感器 包括应变传感器:金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器(酒精敏感,可燃气体敏感)、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。包括扭矩传感器、光纤压力传感器、超声位移传感器、PSD位移传感器、CCD电荷耦合传感器:、圆光栅传感器、长光栅传感器、液位传感器、涡轮式流量传感器。 4.处理电路 包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路、直流电机驱动等 5.数据采集 高速USB数据采集卡:含4路模拟量输入,2路模拟量输出,8路开关量输入输出,14位A/D 转换,A/D采样速率最大400kHz。 上位机软件:本软件配合USB数据采集卡使用,实时采集实验数据,对数据进行动态或静态处理和分析,双通道虚拟示波器、虚拟函数信号发生器、脚本编辑器功能。

传感器-实验教案

邢台学院 实验教案2013 ~2014 学年度第一学期 课程名称传感器原理与应用实验学时学分18学时 0.5学分 专业班级10级自动化、电科本 授课教师梁丽娟 系部物理与电子工程学院

课程教学日历 课程名称:传感器原理与应用实验授课学期:第7学期

实验一 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验 一、实验目的: 1、了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥、半桥、全桥的工作原理和性能 2、比较单臂电桥、半桥、全桥的不同性能,了解其特点 3、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、基本原理: 电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: εK R R =?/ 式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化,K 为应变灵敏系数,l l /?=ε为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位的受力状态变化,电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。 单臂电桥输出电压U O14/εEK =。 不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压Uo 2=2/εEK 。 全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,当应变片初始阻值:R 1= R 2= R 3= R 4,其变化值ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4时,其桥路输出电压U o3=εKE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。 三、需用器件与单元: 应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源 四、实验步骤: 1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。 固固 图1-1 应变式传感器安装示意图

最新传感器原理与应用实验指导书

传感器原理与应用实 验指导书

实验一压力测量实验 实验目的: 1.了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 2.比较半桥与单臂电桥的不同性能,了解其特点,了解全桥测量电路的优点。 3.了解应变片直流全桥的应用及电路标定。 二、基本原理: 1.电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值,K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,用它来转换被测部位的受力大小及状态,通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化,对单臂电桥而言,电桥输出电压,U01=EKε/4。(E为供桥电压)。 2.不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压 U02=EK/ε2,比单臂电桥灵敏度提高一倍。 3.全桥测量电路中,将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4,当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4

时,桥路输出电压U03=KEε,比半桥灵敏度又提高了一倍,非线性误差进一步得到改善。 4. 电子秤实验原理为实验三的全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,将电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。 三、实验所需部件:应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码(每只约20g)、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)、自备测试物。 四、实验步骤: 1、根据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R 2、R 3、R4标志端。加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别,R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值约为50Ω左右。 2、实验模板差动放大器调零,方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置,②将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器RW4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档),完毕关闭主控箱电源。 3、参考图(1-2)接入传感器,将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂,它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、 R6、R7在模块内已连接好),接好电桥调零电位器Rw1,接上桥路电源±4V(从主控箱引入),检查接线无误后,合上主控箱电源开关,先粗调节Rw1,再细调RW4使数显表显示为零。

传感器实验指导书(实际版).

实验一 金属箔式应变片性能实验 (一)金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: εK R R =? 式中R R ?为电阻丝电阻相对变化, K 为应变灵敏系数, l l ?=ε为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位受 力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压4 1ε EK U O =。 三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、士15V 电源、土4V 电源、万用表(自备)。 四、实验步骤: 1.应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的1R 、2R 、3R 、4R 。加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别, Ω====3504321R R R R ,加热丝阻值为Ω50左右。 2.接入模板电源上15V (从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板调节增益电位器3W R 顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显表电压输入端i V 相连,调节实验模板上调零电位器4W R ,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)。关闭主控箱电源。 3.将应变式传感器的其中一个应变片1R (模板左上方的1R )接入电桥作为一个桥臂与5R 、6R 、7R 接成直流电桥(5R 、6R 、7R 模块内已连接好) ,接好电桥调零电位器4W R ,接上桥路电源上4V (从主控箱引入)如图1—2所示。检查接线无误后,合上主控箱电源

传感器技术与应用教学大纲

传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质:专业核心课 课程描述: “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课,是必修课。通过本课程的学习,学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。其作用是通过本课程的学习,培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际息采集与处理问题的能力,为工业测控系统的设计与开发奠定基础。 知识目标:掌握主要传感器的原理、特性,各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标:独立分析、解决传感器方面问题的能力;利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标:具有较强的专业素质,不断进行创新。 教学重点与难点: 课程重点:电阻式、电感式传感器的原理与应用,霍尔式传感器,电流、电压传感器。 课程难点:各种传感器的温度误差与补偿,电容式传感器的屏蔽技术,光纤传感器的原理。 适用专业:机电一体化、电气自动化专业 学时数:80学时 二、教学目的与容 1 传感器技术基础(2学时) 教学目的与要求: 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位,课程的性质、任务和大体容,传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类,了解传感器的静、动态特性,掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点: 教学重点:传感器的定义、组成和作用 教学难点:传感器的技术指标 教学容: 1)传感器简介 (1)传感器的定义

(2)传感器的组成与作用 2)传感器的分类 (1)按工作原理分 (2)按被测量分 (3)按输出信号性质分 3)传感器的特性及主要技术指标 (1)静态特性和动态特性 (2)主要技术指标 2 电阻式传感器(6学时) 教学目的与要求: 理解电阻式传感器的组成和基本原理,了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点: 教学重点:电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点:电阻应变片的工作原理 教学容: 1)电位器式传感器(2学时) (1)电位器式传感器的基本工作原理 (2)电位器式传感器的输出特性 (3)电位器式传感器的特性 (4)电位器式位移传感器 2)应变式传感器(2学时) (1)电阻应变片的结构和工作原理 (2)电阻应变片的特性 (3)测量电路 (4)温度误差与补偿 3)压阻式传感器(2学时) (1)压阻效应 (2)结构与特性 (3)固态压阻传感器测量电路 (4)温度补偿 3 变磁阻式传感器(4学时) 教学目的与要求: 掌握三种变磁阻式传感器(电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器)的基本结构和工作原理,了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程,了解三种变磁阻式传感器的特点、

传感器原理实验指导书

《传感器原理及应用》实验指导书闻福三郭芸君编著 电子技术省级实验教学示范中心

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、 实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、 实验仪器 1、传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台 2、万用表 MY60 1个 三、 实验原理 金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。 金属的电阻表达式为: S l R ρ = (1) 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时,将伸长l ?,横截面积相应减小S ?,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?,故引起电阻值变化R ?。 用应变片测量受力时,将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化,可以得到被测对象的应变值ε,而根据应力应变关系 εσE = (2) 式中:ζ——测试的应力; E ——材料弹性模量。 可以测得应力值ζ。通过弹性敏感元件,将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变,因此可以用应变片测量上述各量,从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应变片,金属箔式应变片,金属薄膜应变片。 四、 实验内容与步骤 1、应变式传感器已装到应变传感器模块上。用万用表测量传感器中各应变片R1、R 2、R 3、R4,R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、将主控箱与模板电源±15V 相对应连接,无误后,合上主控箱电源开关,按图1-1顺时针调节Rw2使之中间位置,再进行放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V 档)。关闭主控箱电源。(注意:当Rw2的位置一旦确定,就不能改变。) 3、应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥,(如四根粗实线),把电桥调零电位器Rw1,电源±5V ,此时应将±5V 地与±15V 地短接(因为不共地)如图1-1所示。检查接线无误后,合上主控箱电源开关。调节Rw1,使数显表显示为零。 4、按表1-1中给出的砝码重量值,读取数显表数值填入表1-1中。

物理传感器实验实例

欢迎使用朗威?DISLab 愿我们共同开启实验教学的数字化时代朗威?数字化信息系统实验室(DISLab) llongwill? Digital Information System Laboratory V6.0物理实验实例 上海市中小学数字化实验系统研发中心 山东省远大网络多媒体有限责任公司 2007年9月

目 录 1、静摩擦力研究…………………………………….……………………………………………P5 2、滑动摩擦力研究……………………………………….………………………………………P5 3、重力大小与质量的关系…………………………….…………………………………………P7 4、力的合成与分解……………………………………………………………………………P7 5、研究匀速直线运动……………………………………………….……………………………P8 6、研究匀加速直线运动………………………………………….……………………………P10 7、平均速度的测量…………………………………………….………………………………P11 8、平均速度与瞬时速度的关系……………………………………………………….………P12 9、加速度的测量………………………………………………………………………………P13 10、加速度与拉力的关系 ……………………….……………………………………………P15 11、加速度与质量的关系……………………………….......………..…………………………P16 12、牛顿第三定律………………………….……………………………………………………P17 13、浮力的相互作用……………………………….……………………………………………P18 14、用位移传感器研究自由落体运动………………………….………………………………P19 15、用光电门传感器测自由落体的加速度…………………….………………………………P21 16、超重与失重……………………………………………….…………………………………P22 17、动量定理(恒力)…………………………………….…..…………………………………P22 18、动量定理(变力)……………………………………………….……………………………P24 19、动量守恒定律……………………………………….………………………………………P26 20、功和能……………………………………………….………………………………………P28 21、观察碰撞中的动能………………………………….………………………………………P30 22、机械能守恒定律(斜轨法)…………………………………………….……………………P31 23、机械能守恒定律(摆球法)…………………………………………….……………………P33 24、单摆的振动图像…………………………………….………………………………………P34 25、阻尼振动…………………………………………….………………………………………P35 26、简谐振动的相位…………………………………….………………………………………P35 27、简谐波的叠加………………………………………….……………………………………P36 28、弹簧振子的振动图像………………………………….……………………………………P37 29、弹簧振子位移与弹簧受力关系……………….……………………………………………P38 30、受迫振动……………………………………………….……………………………………P39 31、单摆周期的测量……………………………………….……………………………………P41 32、单摆法测重力加速度………………………………….……………………………………P42 33、向心力研究…………………………………………….……………………………………P42 34、胡克定律……………………………………………….……………………………………P44 35、研究定滑轮与动滑轮………………………………….……………………………………P45 36、声波的振动图像……………………………………….……………………………………P46 37、噪声的波形…………………………………………….……………………………………P46 38、频率与音调的关系…………………………………….……………………………………P47 39、振幅与响度的关系………………………………….………………………………………P47 40、声波干涉………………………………………….…………………………………………P48 41、声波的合成……………………………………….…………………………………………P48 42、声音的共鸣……………………………………….…………………………………………P49

新课标人教版3-2选修三6.4《传感器的应用实验》WORD教案5

第四节:传感器的应用实验学案 【学习目标】 1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 2、知道晶体三极管的放大特性。 3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。[来一网] 【学习重点】:传感器的应用实例。 【学习难点】:由门电路控制的传感器的工作原理。 【教学过程】 」、问题引入 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们些具体的温度、光 学了哪传感器? 二、学习新课 阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用: (一)、普通二极管和发光二极管 固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应,发展于20世纪 30年代,主要特征是具有单向导电性,即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构,可制成不同类型的二极管,用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护;雪崩二极管作为固体微波功率源,用于小型固体发射机中的发射源;半导体光电二极管能实现光-电能量的转换,可用来探测光辐射信号;半导体发光二极管能实现电-光 能量的转换,可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等;肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分:检波二极管、整流二极 管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分:点接触型二极管、面接触型二极管 发光二极管简称为LED。由镓(Ga )与砷(AS )、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射岀可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向 导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN 结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和 空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放岀的能量多少不同,释放岀的能量越多,则发岀的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

传感器实验指导书

传 感 器 实 验 指 导 书 实验一电位器传感器的负载特性的测试 一、实验目的: 1、了解电桥的工作原理及零点的补偿; 2、了解电位器传感器的负载特性; 3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、电阻若干(1k, 100K);电位器(10k)传感器(多圈线绕); 3、运算放大器LM358;

4、电子工具一批(面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线)。 三、基本原理: ?电位器的转换原理 ?电位器的电压转换原理如图所示,设电阻体长度为L,触点滑动位移量为x,两端输入电压为U i,则滑动端输出电压为 电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变化时,其负载特性曲线也发生相应变化。 ?电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。 四、实验步骤: 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻RL,用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用1k电阻和100k电阻,测试电位器的负载特性,要求每个负载至少有5个测试点,并计入所设计的表格1,如下表。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8

五、实验报告 1、 画出电路图,并说明设计原理。 2、 列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V ,测试表格1. 曲线图:画图说明,x 坐标是滑动电阻器不带负载时电压;y 坐标是对应1000欧姆(负载两端电压)或100k 欧姆(负载两端电压),100欧和100K 欧两电阻可以得到两条曲线。 O 1 2 3 4 5 UK UR1UR2 3、 说明本次设计的电路的不足之处,提出改进思路,并总结本次实验中遇到困 难及解决方法。

(完整版)高中物理《传感器的应用实验》教案

高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后,再进一步拓展学生的视野,提高学生的认识和分析能力以及动手能力,并通过实验的方法,让学生在组装和调试中,更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1.知识目标: (1)、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 (2)、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2.能力目标: 通过实验的方法,让学生在组装和调试中,更为深入地认识传感器的应用。 3.情感、态度和价值观目标: 培养学生的学习兴趣,倡导以创新为主,实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点:传感器的应用实例。 难点:由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差,动手能力不好,尽量让学生多动手,必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件,演示实验,讲授 六、课前准备 1.学生的学习准备:预习新课,初步把握实验原理及方法步骤。 2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置:四人一组,课前准备好斯密特触发器或非门电路,二极管,三极管,蜂鸣器,滑线变阻器,热敏电阻,光敏电阻等材料用具。 七、课时安排:1课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。 (二)情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器?

学生思考后回答:电饭锅,测温仪,鼠标器,火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。(三)合作探究、精讲点拨。 探究一:(!)普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外,导电时还能发光,普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成,直接将电能转化为光能,该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 (2)晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大,晶体三极管的三个极分别是发射极e,基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小,用一个三极管可以放大几十倍或几百倍,三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 (三)逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门,或门,非门, 1.与逻辑 对于与门电路,只要一个输入端输入为0,则输出端一定是0,只有当所有输入端输入都同为1时,输出才是1. 2.或逻辑 对于或门电路,只要一个输入端输入为1,则输出一定是1,反之,只有当所有输入端都为0时,输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路,当输入为0时,输出总是1,当输入为1时,输出反而是0,非门电路也称反相器。 4.斯密特电路: 斯密特触发器是特殊的非门电路,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时,输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V,而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V,Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二:应用实例 1、光控开关 电路组成:斯密特触发器,光敏电阻,发光二极管LED模仿路灯,滑线变阻器,定值电阻,电路如图所示。

传感器实验指导书

实验一数字式电子秤实验模块-物体质量测量 一.实验目的 1.学习LabVIEW软件的使用; 2.认识应变式力传感器的工作原理; 3.掌握使用应变式传感器进行物体称重的方法; 4.掌握标定称重实验台和修正测量误差的方法; 二.实验原理 数字式电子秤实验模块由应变式力传感器、信号调理电路板、底座、支架、托盘和外围封装设备构成。其中,应变式力传感器由4片应变片塑封在桥臂的中间两侧,信号调理电路板为全桥电路。当物体加到托盘后,4个应变片会受压发生形变,该形变量转换为电压量的变化,最后通过电桥电路及运算放大电路进行信号处理和输出。如下图所示为数字式电子秤实验模块结构示意图。 数字式电子秤实验模块结构示意图 数字式电子秤实验模块中的力传感器是电阻应变片。电阻应变片是利用物体线性长度发生形变导致阻值发生改变的原理而制成的,其电阻丝一般用康铜材料,它具有高稳定性及良好的温度、蠕变补偿性能。测量电路普遍采用如下图所示的惠斯通电桥。

电阻应变片惠斯通电桥测量电路 称重原理: 使用标准砝码对称重模块进行标定,得到物体质量与输出电压之间的线性关系式。然后利用该线性关系式进行未知质量的物体的测量。 三.需要的仪器和设备 ●计算机1台 ●LabVIEW实验脚本:数字式电子秤实验模块-物体质量测量.vi 1套 ●TS-DEW-1A应变式数字电子称模块 1套 ●砝码 1套 ●TS-INQ-8U USB多通道数据采集模块 1套 ●TS-TAB-B基础实验平台 1套四.实验步骤 1.关闭面板总电源开关,将电子秤模块的电源线连接到基础实验平台的多路电源输出航 空插头; 2.将电子秤模块的信号线连接到USB多通道数据采集模块的通道1上; 3.开启总电源,开启采集卡电源,如下图所示,在“数字式电子秤-物体质量测量程序 VI”文件夹中打开“数字式电子秤实验模块-物体质量测量.vi”程序,建立实验环境。 4.通道选择“1”,采样频率选择“10KHz”,点击程序运行按钮启动测量程序。 5.在正式进行物体质量测量的过程中,应该先完成传感器的标定工作。操作步骤为:首 先,不在托盘上放置砝码,此时称重的质量为0,把“0”填入“质量(X1)”空格内,点击“标定1”按钮读取当前状况下的电压值;在托盘上放置500g的砝码,并在“质量

新课标人教版3-2选修三6.4《传感器的应用实验》WORD教案1

第六章传感器 6. 4 传感器的应用实验 ★新课标要求 (一)知识与技能 1.了解两个实验的基本原理。 2.通过实验,加深对传感器作用的体会,培养自己的动手能力。 (二)过程与方法通过实验培养动手能力,体会传感器在实际中的应用。 (三)情感、态度与价值观 在实验中通过动手组装和调试,增强理论联系实际的意识,激发学习兴趣,科学态 培养良好的度。 ★教学重点 1.了解斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路的工作原理。2.温度报警器的电路工作原理。 ★教学难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。 ★教学方法

实验法、观察法、讨论法。 ★教学工具 实验过程中用到的有关器材、元器件等,由实验室统一准备

★教学过程来源学科网ZXXK] (一)引入新课 师:随着人们生活水平的提高,传感器在工农业生产中的应用越来越广泛,如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等,都用到了传感器.传感器的工作离不开电子电路,传感器只是把非电学量转换成电学量, 对电学量的放大,处理均是通过电子元件组成的电路来完成的. 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 (二)进行新课 实验1、光控开关 1 ?实验原理及知识准备 Y//十 LED 1 +5V 师:(投影)如图所示光控电路,用发光二极管LED模仿路灯,R G为光敏电阻,R i的 最大电阻为51 k Q , R2为330 k Q,试分析其工作原理. 生:白天,光强度较大,光敏电阻R G电阻值较小,加在斯密特触发器A端的电压较低,则输出端Y 输出高电平,发光二极管LED不导通;当天色暗到一定程度时,R G的阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V),输出端Y突然从高电 平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天明熄灭,天暗自动开启的目的. 师:要想在天更暗时路灯才会亮,应该把R i的阻值调大些还是调小些?为什么? 生:应该把R i的阻值调大些,这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如 1.6V,就需要R G的阻值达到更大,即天色更暗。。 师:用白炽灯模仿路灯,为何要用到继电器? 生:由于集成电路允许通过的电流较小,要用白 炽灯泡模仿路灯,就要使用继电器来启闭工作电路. 师:(投影)如图所示电磁继电器工作电路,图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点,E为静触 V ri . 'U Rg 低压控制电路

传感器实验指导书11

实验平台介绍 传感器教学实验系列nextsense是针对传感器教学,虚拟仪器教学等基础课程设计的教学实验模块。nextsense系列配合泛华通用工程教学实验平台nextboard使用,可以完成热电偶、热敏电阻、RTD热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。课程提供传感器以及调理电路,内容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。 图1 nextboard实验平台 nextboard具有6个实验模块插槽;提供两块标准尺寸的面包板,用户可自搭实验电路;为NI 数据采集卡提供信号路由,可完全替代NI数据采集卡接线盒功能,轻松使用数据采集卡资源;还为实验模块和自搭电路提供电源,既可用于有源电路供电,也可作为外接设备供电。 实验模块区共有6个插槽,分别为4个模拟插槽Analog Slot 1-4,2个数字插槽Digital Slot 1-2。数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot 和Digital Slot 上。Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。 图2 模拟插槽和数字插槽

特别需要注意的是: (1)在使用所有模块之前,都要先区分模块的类型:带有正弦波标记的为模拟实验模块,需要插在Analog Slot 上使用;带有方波标记的为数字模块,需要查在Digital Slot 上使用。如果插错插槽,会导致模块工作不正常,甚至损坏模块。 (2)插拔实验模块前关闭nextboard电源。 (3)开始实验前,认真检查模块跳线连接,避免连接错误而导致的输出电压超量程,否则会损坏数据采集卡。 Nextboard的连线: (1)电源线,把220V的电源通过一个15V的直流变压器,送到实验台上。 (2)数据采集卡,将数据采集卡的插头与实验台可靠连接。

物联网传感器实验系统软件使用说明书

ATOS物联网传感器实验系统 使用说明书 上海讯连电子科技发展有限公司 2011年10月

目录 1概述 (4) 1.1背景 (4) 1.2应用领域与使用对象 (4) 1.4参考方案 (4) 1.5术语与缩写解释 (4) 2系统综述 (5) 2.1传感器分类 (5) 2.2软件系统功能简介 (5) 2.3性能 (6) 2.4版权声明 (6) 3运行环境 (6) 3.1硬件设备要求 (6) 3.2支持软件 (6) 4软件操作说明 (7) 4.1安装以及使用前的准备 (7) 4.2 软件启动与登陆 (7) 4.2.1功能描述 (7) 4.2.2界面字段解释 (7) 4.2.3操作说明 (8) A)串口配置功能Serial (8) B)进入实验按钮功能Experiment (10) B1:实验一温湿度传感器实验 (11) B2:实验二光强传感器实验 (14) B3:实验三流量传感器实验 (17) B4:实验四霍尔传感器实验 (20) B5:实验五压力传感器实验 (23) B6:实验六气体压力传感器实验 (26) B7:实验七雨滴传感器实验 (29) B8:实验八火焰传感器实验 (32) B9:实验九震动传感器实验 (35) B10:实验十噪声传感器实验 (38) C)进入图书资源按钮功能Library (41) C1:资料一TINYOS开发环境 (42) C2:资料二WINCE平台 (43) C3:资料三Zigbee开发环境 (43) C4:资料四辅助工具 (44) C5:资料五驱动程序 (44) C6:资料六芯片和传感器手册 (45)

C7:资料七演示中心 (45) C8:资料八应用软件源码 (46) D)退出程序按钮 (46) 4.3 LabVIEW函数库 (47) 4.3.1函数库介绍 (47) 4.3.2如何编写一个应用程序 (49) 4.3.3 应用范例 (49) 5.0出错处理和恢复 (49)

传感器proteus虚拟实验教案资料

《传感器原理与应用》实验指导书 Proteus-V1.0版本

实验1:基于DS18B20传感器温度测量实验 步骤:(1)在Proteus软件画出电路图 (2)用keil C 软件写出C程序,并生成.hex文件,导入到单片机当中,进行仿真,观察结果。 包括:2个头文件LCD1602.h和DS18B20.h; 1个源文件LCD_18b20.c;代码如下 LCD1602.h: #include //用A T89C51时就用这个头文件 //#include //用华邦W78E58B时必须用这个头文件 #include //注意那个LCD_Wait()函数,它是判"忙"标志的,在实际硬件要把注掉的那种打开 //Port Definitions********************************************************** sbit LcdRs = P2^0; sbit LcdRw = P2^1; sbit LcdEn = P2^2; sfr DBPort = 0x80; //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口 //内部等待函数************************************************************************** unsigned char LCD_Wait(void) { LcdRs=0; LcdRw=1; _nop_(); LcdEn=1; _nop_(); //while(DBPort&0x80);//在用Proteus仿真时,注意用屏蔽此语句,在调用GotoXY()时,会进入死循环, //可能在写该控制字时,该模块没有返回写入完备命令,即DBPort&0x80==0x80 //实际硬件时打开此语句 LcdEn=0;

重庆市开县中学高中物理 实验 传感器的应用导学案 新

重庆市开县中学2014年高中物理实验传感器的应用导学案新人 教版选修3-1 教学内容实验:传感器的应用 1 课时教学起止时间 课型安排问题解决课 主备小组成员胡永学、彭涣成、 霍兆霞主备负责人 (主持人) 资料收集 互传人 霍兆霞 课程标准 学习目标1.让学生练习电子电路的组装,获得自动控制电路设计的感性认识。 2.识别各种晶体管,逻辑集成电路块,集成电路实验板,知道各种元件的性能和引脚。 3.了解光控开关电路及控制原理,会组装光控开关。 4.了解温控报警器及控制原理,会组装温度报警器。 重点难点重点:光控开关和温控报警的工作原理和制作。 难点:光控开关和温控报警的工作原理和制作。 学习过程 评价任务(内容、问题、试题)学导策略 引入新课 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器? 学生思考后回答:电饭锅,测温仪,鼠标器,火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。 模块一:认识器件 (一)、普通二极管和发光二极管 理论简介:固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应,发展于20世纪30年代,主要特征是具有单向导电性,即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构,可制成不同类型的二极管,用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护;雪崩二极管作为固体微波功率源,用于小型固体发射机中的发射源;半导体光电二极管能实现光-电能量的转换,可用来探测光辐射信号;半导体发光二极管能实现电-

传感器实验指导书

传感器实验指导书 Revised at 2 pm on December 25, 2020.

传 感 器 实 验 指 导 书 实验一电位器传感器的负载特性的测试 一、实验目的: 1、了解电桥的工作原理及零点的补偿; 2、了解电位器传感器的负载特性; 3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、电阻若干(1k, 100K);电位器(10k)传感器(多圈线绕); 3、运算放大器LM358; 4、电子工具一批(面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线)。 三、基本原理: ?电位器的转换原理 ?电位器的电压转换原理如图所示,设电阻体长度为L,触点滑动位移量为x,两端输入电压为U i,则滑动端输出电压为

电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变化时,其负载特性曲线也发生相应变化。 ?电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。 四、实验步骤: 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻RL,用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用1k电阻和100k电阻,测试电位器的负载特性,要求每个负载至少有5个测试点,并计入所设计的表格1,如下表。 五、实验报告 1、画出电路图,并说明设计原理。 2、列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V,测试表格1.

曲线图:画图说明,x坐标是滑动电阻器不带负载时电压;y坐标是对应1000欧姆(负载两端电压)或100k欧姆(负载两端电压),100欧和100K欧两电阻可以得到两条曲线。 3、说明本次设计的电路的不足之处,提出改进思路,并总结本次实验中遇到困难及 解决方法。 实验二声音传感器应用实验-声控LED旋律灯 一、实验目的: 1、了解声音传感器的工作原理及应用; 2、掌握声音传感器与三极管的组合电路调试。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁等; 2、电子元件有: 声音传感器(带脚咪头)1个;弯座1个;线1个;5MM白发蓝LED 5个;9014三极管 2个1M电阻 1个;10K电阻 1个;电阻 1个;1UF电解电容 1个;47UF电解电容1个;万能电路板一块。 三、基本原理: 声控LED旋律灯工作电压。其功能为:本电路制作成功后5只LED会随着音乐或是其它声音的节奏闪动起来,可放置于音响附近,让灯光为音乐伴舞!电路原理图如图1所示。 图1 声控LED旋律灯 当发出声音时,声音波传入声音传感器,声音传感器把声音波转换成电压波动。 这个电压波动可以通过电容C2,传到Q1三极管的基极。然后这个电压波变Q1和Q2两级放大之后,输出较大的电压波。最后这个电压波使得5只LED闪动起来。

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