传感器与检测技术-深圳大学光电工程学院

《传感器与检测技术》实验指导讲义

实验一预备实验

一、实验目的

熟悉实验要求，熟悉实验系统和主控台。学习、掌握虚拟示波器的使用。

二、实验课要求与注意事项

1、实验课同上理论课一样是上课，必须遵守上课的各项规定，不允许做与上课无关事。必须做好预习。

2、实验各组必须独立完成实验，不允许大声讲话，不允许各处走动，不允许与其他组商量。

3、必须单独做好测量原始数据的记录，并交任课教师签字后有效，每人一份。实验报告必须附有任课教师签字的原始数据的记录，否则实验报告无效。

4、自学《深圳大学学生实验守则》和《深圳大学仪器设备损坏、丢失赔偿办法》。

5、必须爱护使用的仪器设备。接线时必须关闭主控台的电源！特别注意主控台电源与实验模块电源的正、负、地要连接一致，不可接错，开启电源前要认真检查。若操作错误，导致设备的损坏将按学校的规定赔偿。

6、实验结束后，关闭主控台的电源，整理好连接线放在实验台上。

三、实验系统简介

SET9000型系列传感器与检测（控制）技术实验台由主控台、测控对象、传感器/实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等六部分组成。

☆（1）主控台：提供高稳定的±15V、+5V、±2V～±10V（可调）、+2V～+24V（可调）四种直流稳压电源；0.4KHz～10KHz可调音频信号源；1Hz～30Hz可调低频信号源；面板上装有数显电压、频率、转速、压力表和精度温度控制仪表；0～20kpa可调气压源；计算机数据采集卡；浮球流量计；电源故障报警/复位系统；漏电保护装置。SET9000型还增加了数据采集控制器及测控系统接口。

（2）测控对象：振动源1Hz～30Hz(可调)；转动源0-2400转/分(可调)；温度源<200℃(可调)。SET9000型的上述三种对象均带手动/自动调节功能。

（3）传感器/实验模块配置：

★基础型（17种）：

1.电阻应变式传感器；

2.扩散硅压力传感器；

3.差动变压器；

4.电容式传感器；

5.霍尔式位移传感器；

6.霍尔式转速传感器；

7.磁电转速传感器；

8.压电式传感器；

9.电涡流位移

传感器；10.光纤位移传感器；11.光电转速传感器；12.集成温度传感器；13.K型热电偶；

14.E型热电偶；15.Pt100铂电阻；16.湿敏传感器；17.气敏传感器。

★增强型（27种可选配）：

1.热释电远红外传感器；

2.光敏电阻；

3.光敏二极管；

4.光敏三极管；

5.硅光电池；

6.光电耦合器件；

7.红外辐射温度传感器；

8.光纤温度传感器（传导型）；

9.光纤压力传感器（传导型）；10.光栅位移传感器（原理型）；11.光栅位移传感器（测量型）；12.光电编码器传感器（原理型）；13.光电编码器传感器（测量型）；14.超声测距感器；15.扭矩传感器；

16.PSD位置传感器；https://www.wendangku.net/doc/8a9855192.html,D图像测量传感器（带红外夜视功能）；18.T型热电偶；19.J型热电偶；20.半导体热敏电阻；21.微波传感器；22.指纹传感器（带控制输出）；23.指纹传感器（带图像输出）；24.表面无损探伤传感器模块；25.颜色识别传感器；26.通用输入zigbee 无线传感器网络模块；27.环境监测实验模块。

（4）数据采集卡及处理软件：

①传感器特性实验专用数据采集卡及实验软件：采用12位A/D转换、采样速度100000点/秒，采样方式可分为：单步采样、连续采样、定时采样；具有控制输出端口；处理软件具有良好的计算机显示界面，可以进行实验项目的选择与编辑；数据采集；特性曲线的分析、比较；实验报告（文件）存取、打印等功能。

②传感器实验及虚拟仪器专用数据采集卡及软件：（另附）

③传感器测控专用控数据采集卡及测控软件：（见Pa:95）

（5）实验桌尺寸：1600(长)×800(宽)×780(高)(mm)，实验桌留有计算机、示波器安放位置及实验模块存储柜。

☆重点了解主控台的功能。

四、学习虚拟示波器的使用

1、Hantek DSO-2090简介

基本配件：

光盘其它图片：

特点

?流线型设计,体积小巧,USB2.0接口,免电源,与台式示波器类似界面,易于上手.

?更适合于笔记本电脑，生产线维修调整，便于出差使用。

?小的尺寸(mm):190(L)x100(W)x35(H),便于携带.

?.高刷新率,高采样率,100MS/s实时采样.

?软件支持:Windows7,Windows Me,Windows NT,Windows2000,Windows XP,VISTA ?20余种自动测量功能,PASS/FAIL Check功能,适于工程应用.

?波形平均,余辉,亮度调节,反向,加,减,乘,除,X-Y显示

?波形数据可以按时间和电压输出到EXCEL,BMP,JPG。

?FFT频谱分析

?一台电脑可同时连多台示波器,轻松扩展通道数.

?二次开发库提供,Labview\VB\VC\Delphi\C++Builder开发示例提供

技术指标

应用程序：

软件支持:Windows7,Windows Me,Windows NT,Windows2000,Windows XP,

VISTA

二次开发：

提供常用开发平台下的DEMO源代码(VC、CVI、VB、LABVIEW)和开发

技术支持。

2、Hantek DSO-2090使用

通过测量Hantek DSO-2090自带标准信号，学习水平、垂直、触发调节等各种功能的使用。

（1）、手动测出输入信号的幅度、周期和频率。

要求：记录示波器测试信号的设置条件；记录测量输入信号幅度和周期的原始数据与波形图。

输入信号：①示波器自带标准信号；②主控台音频震荡信号；③主控台低频震荡信号。（2）、练习信号的加、减、乘、除运算。记录相应的有关数据与结果。

（3）、练习X─Y输入方式的显示。记录相应的有关数据与结果。

（4）、总结正确测试输入信号的步骤。

五、思考题

请自己通过资讯了解虚拟示波器与模拟示波器的不同，了解虚拟示波器的使用应注意的问题。

实验二金属箔式应变片全桥性能实验与应用

一、实验目的

理解全桥测量电路的优点，学习应变片直流全桥的电路标定及应用。了解温度对应变片测试系统的影响。

二、基本原理

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=KUε，比半桥灵敏度提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。

电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面:①敏感栅丝电阻温度系②敏感丝的线膨胀系数与弹性体的线膨胀系数不一致。因此当温度变化时，在被测体受力状态及大小不变时，输出电压会有一定的变化。

基本原理的详细解释见教科书第二章第一节（§2.1）。

三、需用器件和单元

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，数显表单元、加热器(已贴在应变片底部)

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)，注意电源的正负，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、根据图1-4接线，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错。

接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后（注意电源的正负），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。

4、保持增益不变，在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，逐一记下实验结果填入表1-1；进行灵敏度和非线性误差计算。

表1-1全桥测量时,输出电压与负载重量的关系

重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)

5、电子秤应用。

（1）按上述（图1-4）全桥接线，电压表置2V档，合上主控箱电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，并细调Rw4使数显表显示0.00V。

（2）将10只砝码全部置于托盘上，调节增益电位器Rw3(即满量程调整)，使数显表显示为0.200V或-0.200V。

（3）拿去所有砝码,再次调零。

（4）重复2、3步骤的标定过程，一直到满量程显示0.200V，空载时显示0.000V为止，把电压量纲V改为重量量纲g，即成为一台原始的电子秤。

（5）在托盘上放上一未知重量的物体（<200g），根据电压表指示值，它有多重？

金属箔式应变片全桥温度影响观察：

（1）保持上述实验结果。

（2）将200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一数值U01。

（3）将主控箱上+5V直流稳压电源接于实验模板的加热器插孔，数分钟后待数显电压表显示基本稳定后，记下读数U ot，U ot-U o1即为温度变化对全桥测量的影响。计算这一温度变化产生的相对误差。

五、思考题

1、全桥测量中，当两组对边(R1、R3)电阻值相同时，即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时，是否可以组成全桥：(1)可以,(2)不可以。为什么？

2、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法？

3、实验中的电子秤定标方法前提条件是什么？

实验三电容式传感器的位移实验与应用

一、实验目的

理解电容式传感器的结构及其特点。掌握电容式传感器的测量原理与方法。

二、基本原理

利用平板电容C=εA/d的关系,在ε、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：①变ε的湿度电容传感器。②变d的电容式压力传感器。③变A的电容式位移传感器。本实验采用第③种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。

利用电容式传感器动态响应好，灵敏度高等特点，可进行动态位移测量。

基本原理的详细解释见教科书第三章第三节（§3.3）。

三、需用器件与单元

电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压电源，低通滤波模板、双线示波器，振动测量控制仪（9000型）。

四、实验步骤

1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。注意观察电容传感器的类型。

2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。

3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。

4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm 记下输出电压值(V)，填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。

表4-1电容式传感器位移与输出电压的关系

X(mm)-←10→-

V(mV)最小

5、测量结束后关闭主控台的电源。

6、根据表4-1数据计算电容传感器的灵敏度k和非线性误差γL。

电容式传感器测量振动应用

1、按图3-5安装传感器，并按图4-1接线。再将实验模板输出端V01接低通滤波器输入端、低通滤波器输出端Ｖ。接示波器一个通道（示波器Ｘ轴为20ms/div、Y轴示输出大小而变）。

☆耐心、仔细地调节传感器与振动平台的连接（调节连桥板的前后、左右和上下），使传感器的活动杆受到阻力最小，活动自如。

2、接通振动测量控制仪（9000型）的电源，将振动测量控制仪（9000型）设定在手动模式。幅度旋钮置最小。

3、将±15V电源接到实验模板和低通滤波器上，调节传感器连接支架高度，使Ｖ01输出在零点附近。调节振动测量控制仪的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，振动频率选12Hz左右，注意观察示波器上显示的波形。

4、保持低频振荡器振动频率，幅度旋钮不变，从示波器上测出波形的周期和频率，并给出振动的频率。

五、思考题

1、为了进一步提高电容传器的灵敏度，本实验用的传感器可作何改进？

2、非线性误差γL主要来源何处？

实验四直流激励非接触式霍尔位移传感器单/双向特性实验与应用

一、实验目的

学习霍尔式位移传感器原理与应用。学习霍尔转速传感器的应用。

二、基本原理

根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，保持K、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势U H也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。

根据霍尔效应表达式：U H=K H IB,当K、I不变时,在转速圆盘上装上Ｎ只磁性体，并在磁钢上方安装一霍尔元件。圆盘每转一周经过霍尔元件表面的磁场B从无到有就变化N次，霍尔电势也相应变化N次，此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。

基本原理的详细解释见教科书第五章第二节（§5.2）。

三、需用器件与单元

霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电,±源±4V、15Ｖ、测微头、数显单元。霍尔转速传感器、转速测量控制仪（9000型），双线示波器。

四、实验步骤

1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。①、③为电源±4Ｖ，②、④为输出,R1与④之间联线可暂时不接。在测微杆顶端吸上被测圆形磁钢,注意极性。

2、接入±15V电源，开启电源，将测微头移至圆形磁钢顶住霍尔传感器，即数显表电压指示最大，拧紧测量架顶部的固定镙钉。

3、旋转测微头，使圆形磁钢离开霍尔传感器，每转动0.2mm或0.5mm记下电压表读数，并将读数填入表5-1：直到电压表读数基本不变。

表5-1：霍尔式位移传感器位移量与输出电压的关系：

X(mm)-←10→-

V(mV)0

作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度S和非线性误差δ。以上是霍尔式位移传感器单向特性实验

4、根据V-X曲线，找出线性段中点。

5、将测微头旋转之线性段中点，接入R1与④之间的联线，调节R W1使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。

6、10mm旋转测微头，每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表5-1，直到进入非线性段，将测微头回到线性段中点处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表5-1。作出V-X曲线。以上是霍尔式位移传感器双向特性实验。

7、比较一下两条V-X曲线的特点。

霍尔转速传感器测速实验

1、根据图5-4，将霍尔转速传感器（NJK-5002C）装于转动源的传感器调节支架上，探头对准转盘内的磁钢，使探头距磁钢约2mm。注意观察磁钢数量。

2、将主控箱上的+5V直流电源加于霍尔转速传感器的电源输入端，红（＋）、黑（⊥），不要接错。

3、将霍尔转速传感器输出端（绿线）插入数显单元fi端，转速/频率表置转速档。

4、调节电机转速电位器使转速变化，观察数显表指示的变化。当数显单元显示2000转/分时，请用示波器测量该转速是多少。（注意：用示波器测得的波形下降沿会水平移动时，可用多次平均减少移动。）

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、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？

3、本实验装置上用了十二只磁钢，能否只用一只磁钢？

实验五光纤传感器的位移特性实验与应用

一、实验目的

理解光纤位移传感器的工作原理和性能。了解光纤位移传感器动态特性。

二、基本原理

本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时，由光源发出的光通过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换器转换成电压，该电压的大小与间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。

利用光纤位移传感器的位移特性，配以合适的测量电路即可测量振动。

基本原理的详细解释见教科书第四章第四节（§4.4）。

三、需用器件与单元

光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流电源±15V、铁测片。振动测量控制仪（9000型）、数显频率/转速表，双线示波器。

四、实验步骤

1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内。其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。

2、将光纤实验模板输出端V01与数显单元相连，见图9-2。

3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。

4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节R W2使数显表显示为零。

5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。

注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。

表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据

X(mm)

V(V)

6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。

光纤传感器测量振动

1、光纤传感器安装见图3-5，光纤探头对准振动台的反射面。

☆耐心、仔细地调节传感器与振动平台的连接（调节连桥板的前后、左右和上下），使传感器的活动杆受到阻力最小，活动自如。

2、根据前一部分实验的结果，找出前坡或后坡的线性段中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、测量用图9-2光纤传感器实验模板，其中中V01接到示波器的一个输入通道。

4、振动测量控制仪（9000型）设为手动方式，将频率选择在12HZ左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器，观察示波器的信号波形。

5、保持振动幅度和振动频率不变，用示波器测量振动频率。并记录波形的幅度。

五、思考题

1、光纤位移传感器测量位移时，对被测体的表面有些什么要求？

2、若让你依据已做的实验估计振动梁的振动幅度，你会如何做？

实验六拓展性实验

一、实验目的

通过三组不同的类型传感器的应用实验，了解更多的传感器类型与应用，丰富传感器的知识，拓展传感器的思路与想象。

二、基本原理

1、气敏传感器是由微型AL2O3陶瓷管和SnO2敏感层、测量电极和加热器构成。在正常情

况下，SnO2敏感层在一定的加热温度下具有一定的表面电阻值(10MΩ左右)，当遇有一定含量的酒精成份气体时，其表面电阻可迅速下降，通过检测回路可将这变化的电阻值转成电信号输出。

2、超声波测距传感器由发射探头、接收探头或收/发一体化探头及相应的测量电路组成。超

声波是一种听觉值以外的振动，其频率>20KHz，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，超声波在介质中以三种形式传播：横波、纵波、表面波，用于测量距离时采用纵波。本实验的超声波发射探头的发射频率为40KHz，在空气中波速为V=344m/s。当发射探头发射的超声波在空气中传播时碰到介面就会产生反射波，它被接收探头接收，若发、收波的时间差为Δt，根据S=VΔt,这一关系就能得到探头与反射介面的距离。

3、指纹识别的原理

（一）、指纹识别概念

指纹识别是生物识别的一种。具有所有生物识别的共性，即基于人体生物特征的唯一性。不过其所分析的对象是指纹特征。在所有用于个体辨识的人体生物特征中，指纹特征是最早被发现和应用的，所以指纹识别的历史较之其它识别技术要悠久的多。从20世纪70年代，出现自动化的指纹识别系统到现在，经过30多年的发展，目前的指纹识别技术已经逐渐深入到人们的生活和工作中，并被接受和喜欢。

（二）、指纹识别的原理和过程

指纹识别技术的原理和其它生物识别技术的原理相似。它是利用人体的指纹特征对个体身份进行区分和鉴定。在所有的生物识别技术中指纹识别技术是目前最为成熟，也被应用最广的生物识别技术。这主要因为指纹采用的过程对人们来讲非常简单，指纹识别的准确率高的原因。在所有的生物识别技术中，其理论准确率仅次于虹膜识别技术，为百万分之一。

严格来讲，指纹识别的原理包括指纹采集原理、指纹特征提取原理和指纹特征匹配原理三大部分。指纹采集原理主要是根据指纹的几何特性或生理特性，通过各种传感技术把指纹表现出来，形成数字化表示的指纹图案。

由于指纹的嵴和峪的几何特征不同，主要表现为嵴是突起的，峪是凹下的，所以在接触到光线时，其反射光的强度也就不同。在接触到平面时，其在平面上形成的压力也就不同。另一方面，由于指纹的嵴和峪的生理特征不同，主要表现为，嵴和峪的温度不同，其导电性也不同，

其对波长的反馈也就不同。通过这些几何的、生理的特性的不同，把人的指纹采集到计算机系统中形成指纹图像。

指纹特征分析的原理是对指纹图案的整体特征和细节特征进行提取、鉴别的原理。其分析的对象包括纹形特征和特征点的分布、类型，以及一组或多组特征点之间的平面几何关系。特征点的平面几何关系表现为某两个特征点之间的距离等，或者某三个或更多特征点之间组成的多边形的几何特性。不论是特征点的单体特征，还是特征点的组合特征，都是指纹特征的组成部分。把这些指纹特征用数字模板的形式表示出来，就实现了一个指纹特征分析的过程。

指纹特征值匹配原理是对指纹图案的整体特征和细节特征按模式识别的原理进行比对匹配。匹配是在已注册的指纹和当前待验证的指纹之间进行的。匹配运算不是对两个指纹图像进行比较，而是对已形成数字模板的指纹特征值进行匹配。指纹特征值匹配从整体特征和局部特征两个方面进行。整体特征的匹配包括对指纹纹形的分类和判断，指嵴密度的判断等。局部匹配包括每个细节点的类型匹配、坐标匹配、质量匹配、方向匹配等，甚至还包括由一组特征值之间形成的拓扑关系的匹配。

匹配的时候并不需要把当前指纹图像中的所有的特征值进行匹配。实际上根据科学证明，只需要匹配8个或以上的特征点就可以区分出两个手指来。另一方面匹配过程是多维匹配的过程。即要对整体特征进行匹配，又要对特征点进行匹配。对特征点进行匹配时，还需要对它分不同的维度进行比对。最后需把所有的特征点的匹配结果综合起来，根据事先定义的判定模式和判定标准，判定是否达到预设的阈值。综合判定的过程，可以看作是对各个匹配点的相似度进行类似加权求和的过程。对指纹进行判定就像一个人去识别另一个人，会从身高、胖瘦、脸形、发型、着装风格等各个方面做出综合判别。

指纹识别的过程，包括两个子过程4个阶段点。两个子过程是指纹注册过程和指纹识别过程。指纹注册过程包括四个阶段，分别是指纹采集、指纹图像处理、指纹特征值提取及建立指纹模板库。指纹识别的过程也经过四个阶段，分别是指纹采集、指纹图像处理、指纹特征值提取和指纹特征值匹配。指纹图像处理在两个子过程中是相同的。但指纹采集和指纹特征值提取，虽然名称相同，但内部算法流程是有区分的。在指纹注册过程中的指纹采集，其采集次数要多。并且其特征值提取环节的算法也多一些对特征点的归纳处理步骤。

图20指纹识别的过程

光电传感器在生活中的应用-

光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器 摘要： 在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 光电传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前，世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 关键字：光电传感器；CCD图像传感器 正文 一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼 的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices，CCD)由大量独立光敏元件组成，每个光敏元 件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的，光线透过镜头照射到光电二极管上，并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度，图像光信号转换为电信号。当CCD工作时，CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号，数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内，然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。

光学工程(专)

中国计量学院专业型研究生培养方案（2014版） 光学与电子科技学院光学工程领域培养方案（代码：085202） 一、领域简介 光学工程领域依托于中国计量学院光学工程学科，隶属中国计量学院光学与电子科技学院。光学工程学科为浙江省重点学科和国家质检局重点学科，是浙江省重中之重创新平台之一，2012 年教育部学科排名中位居浙江省属高校第一名，全国排名第 24 名。2010 年经国务院学位委员会办公室批准，中国计量学院光学工程领域招收在职工程技术或工程管理人员。 光学工程学科拥有一支既具有较高学术水平又具有丰富工程背景和经验的优秀师资队伍，现有教授 12 名（其中省特聘教授 1 人、校特聘教授 2 人、享受政府特殊津贴专家２人），副教授 11 人，博士 30 余人，与国内外相关研究机构（中国计量科学研究院、浙江医疗器械研究院、浙江省计量科学研究院）、行业学会（国际照明委员会(CIE)、国际计量技术联合会(IMEKO)、中国光学学会、中国仪器仪表学会）和众多知名企业（宁波升谱光电半导体有限公司、浙江中宙光电股份有限公司、浙江阳光照明电器集团股份有限公司）等建立了多种方式的合作关系。 近年来，该领域在光学仪器与检测、光纤传感、LED照明、光学生物检测、光电图像与信息处理等领域处于国内领先、国际先进水平。学科主持完成了国家重大攻关、国家自然科学基金等国家级项目 30 多项，省部级重大科技攻关项目30 多项，目前在研项目包括国家“973”项目课题 1 项、“863”计划项目2项、十二五科技攻关项目1项、以及国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大科技专项、钱江人才计划、国家质检总局计划项目等 50 余项；实验室固定资产 4000 余万元，年科研到款经费 1000 余万元。 二、培养目标 1.了解本领域国内外的研究现状和发展方向，较为熟练地掌握一门外语，具有独立担负工程技术和工程管理工作的能力，并具有良好的职业道德和品行，热爱祖国，积极为我国社会主义现代化建设服务。 2.为企业培养应用型、复合型的高级工程技术和工程管理人才，学位获得者应掌握光学工程领域坚实理论基础宽广的专门知识，掌握解决工程实际问题的先进方法和现代技术手段。 3.可在本工程领域单位胜任相关工作，可在光电检测仪器、光纤传感与通讯、半导体照明、光学生物检测等行业就业。 三、专业方向 1. 光纤技术 分布式光纤传感技术、光纤光栅传感技术、光纤智能传感网及其在智能建筑、特种设备、大型工程安全监测物联网等方面的应用，光纤通信技术，光纤放大器与激光器等器件的性能测试、方案设计及应用等。 2. 光电仪器及测量

《传感器与检测技术》实验实施方案1

自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求，实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况，结合我院实验室的条件，经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论，确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前，我院根据编制的《传感器》课程实验大纲，实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为： 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后，再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目，综合出3套考试题，由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件

附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案，妥否，请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日

附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人：段莉开课学期：本学期 实验类别：专业课程实验类型：应用性实验 实验要求：必修适用专业：机电一体化 课程总学时：15 学时课程总学分： 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配

实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 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。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。（用测微头实现） 三、 实验仪器 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、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 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： R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, l u l ?=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 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档，电压表打到2V 档，差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小，以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口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电压表显示为零，关闭主、副电源，拆去实验连线。 3、根据图１接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，电压表置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W1，使电压表显示为零，然后将电压表置2V 档，再调电桥W1（慢慢地调），使电压表显示为零。

深圳大学信息工程学院 考研分析

2019考研已经彻底落下帷幕，狍子被信息工程学院信息与通信工程专业统考录取！此篇文章是看到一位通信老师，网称“只管”老师的文章有感而写，目的是让有意向报考深大的小伙伴对学校有个大概了解！ 2019招生统考指标 实际录取人数 2019 解读： 近几年，信工统招名额中电通最多，信通次之，最后是集成。信工各个专业都在统招名额的基础上进行了扩招，今年信通扩招10人，电通扩招27人，集成扩招5人。总体来看，录取人数要比狍子了解到的“四邮两电”要少。 深大信工报考人数正在逐年上升，招生人数也在调整。 2019深大信工复试分数线 解读： 信通考的是数一英一，难度大一些，报考人数也不是特别多（很多是被复试七本书劝退）所以复试线不是特别高，不要轻视，信通相比其他两个专业分数不好赚。 电通考的是数二英二，由于统考名额最多导致近几年报考人数增长，所以复试线增幅很大。 集成考的是数二英二，由于统招名额不多，报考人数也不是很多，复试分数线不是特别高。 2019深大信工复试分析

狍子和周围的考研人探讨过后发现深大的复试相对公平公正公开。 信通：复试有笔试、上机（编程），面试（英语面试+专业课面试）。 （1）信通笔试涉及七本书，满分100，考的是一些基本题型。 （2）上机大都是用c编程，一人一机一张问题纸，半个小时，写完了全部出去，老师一个一个给打分。 (3)面试今年全部流程化，进去英语自我介绍，接着抽号进行专业英语，读、翻译，最后抽号进行专业知识问答（所有的问题都是自己抽取，可能存在个别例外情况） 电通：复试是笔试+面试，笔试考的是数字电路（蔡良伟版），面试和信通流程大抵相同。 集成：复试是笔试+面试。笔试是数字集成电路及系统设计，面试同上。 {以上信息可参考，往后的具体情况要等学校官方公布} 2019深大录取名单 信通

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特

光电传感器的原理及应用

光电传感器的原理及应用 作者:2011级 应用物理 向舟望 摘要:光电传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。 关键词:光电传感器、光电效应、敏感器件。 正文 引言：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用。 原理： 1、光电效应 光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。 光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应 根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数，h ＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律： 式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。 A -h m 2 12νν=

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83

实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：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。 二、基本原理：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、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。

光电传感器转速测量系统设计讲解

专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19

一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。

4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计

深圳大学高频实验报告五石英晶体振荡器

深圳大学实验报告课程名称：高频电路 实验项目名称：石英晶体振荡器 学院：信息工程学院 专业： 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间： 实验报告提交时间： 教务部制

实验目的： 1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。 2．掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。3．熟悉静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响 4．感受晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。 实验内容： 1．用万用表进行静态工作点测量。 2．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计测量振荡频率。 3．观察并测量静态工作点、微调电容、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。 基本原理： 1．晶体振荡器工作原理 一种晶体振荡器的交流通路如图5-1所示。图中，若将晶体短路,则L1、C2、C3、C4就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。因此，图5-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF、C4=20pF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz，与晶体工作频率相同。图中，C4是微调电容，用来微调振荡频率；C5是耦合（隔直流）电容，R5是负载电阻。很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。 R4 R5 C2 C3C4 L1 C5 BG1 JTI 图5-1 晶体振荡器交流通路 2．晶体振荡器电路 晶体振荡器电路如图5-2所示。图中，R3、C6为去耦元件，C1为旁路电容，并构成共基接法。W1用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。K1、K2、K3用来改变R5，从而改变振荡器负载。C9为输出耦合电容。实际上，图5-2电路的交流通路即为图5-1所示的电路。

基于光电传感器自动循迹小车设计

基于光电传感器自动循迹 小车设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

摘要 制作自动寻迹小车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。为了使小车能够快速稳定的行驶，设计制作了小车控制系统。在整个小车控制系统中，如何准确地识别路径及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。 由于此小车能够自动寻迹,加速,减速.故又被称作为智能车.本智能车控制系统设计以MC9S12XS128微控制器为核心，通过两排光电传感器检测小车的位置和运动方向来获取轨道信息，根据轨道信息判断出相应的轨道类型，并分配不同的速度给硬件电路加以控制，完成了在变负荷条件下对速度的快速稳定调节。红外对射传感器用于检测智能车的速度，以脉宽调制控制方式（PWM）控制电机和舵机以达到控制智能车的行驶速度和偏转方向。 软件是在CodeWarrior 的环境下用C语言编写的，用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。智能车能够准确迅速地识别特定的轨道，并沿着引导线以较高的速度稳定行驶。 整个智能车系统涉及车模机械结构的改装、传感器电路设计及控制算法等多个方面。经过多次反复的测试，最终确定了现有的智能车模型和各项控制参数。 关键词： MC9S12XS128；PID；PWM；光电传感器；智能车

ABSTRACT Making automatic tracing car involved the professional knowledge including control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. Because this car can automatic tracing, accelerate, slowing down. So it is also known as intelligent car this intelligent vehicle control system design take the MC9S12XS128 micro controller as a core, examines car's position and the heading through two row of photoelectric sensors gains the racecourse information, judges the corresponding racecourse type according to the racecourse information, and assigned the different speed to control for the hardware circuit, has completed in changes under the load condition to the speed fast stable adjustment. The infrared correlation sensor uses in examining the intelligent vehicle's speed, (PWM) controls the electrical machinery and the servo by the pulse-duration modulation control mode achieves the control intelligence vehicle's moving velocity and the deflection direction. The software is under the CodeWarrior environment with the C language compilation, actuates electrical machinery's rotational speed and servo's direction with the PID control algorithm adjustment, completes to the model vehicle velocity of movement and the heading closed-loop control. The intelligent vehicle can distinguish the specific racecourse rapidly accurately, and along inlet line by the high speed control travel. The entire intelligent vehicle system involves the vehicle mold mechanism the re-equipping, the sensor circuit design and the control algorithm and so on many aspects. After the repeated test, has determined the existing intelligent vehicle model and each controlled variable finally many times. Keywords： MC9S12XS128; PID；PWM；photoelectric sensor; smart car

传感器与检测技术实验的报告.doc

精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号： 3 电容传感器实验913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83

实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：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。 二、基本原理：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、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 12位数显万用表（自备）。 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体，其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻， 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图 1 —4 所示。

2021深圳大学信息与通信工程考研真题经验参考书

今天跟大家分享一下，我成功的复习经验： 政治： 除了政治大神，或者想以政治提高整体分数的同学们，我建议暑期后开始备战政治，因为大纲一般都是9月份才出，而且每年变化较大。我是李凡的《政治新时器》系列出了才开始准备的，把大纲解析，重点抄了一遍，然后做了里面的配套习题，一定要反复做，弄懂知识点。PS：选择题重在理解。 英语： 作为一个六级考了三四次的孩子来说，这个成绩十分让自己惊喜和欣慰了。自己是从快五月份开始看的《一本单词》，每天早上是复习昨天学习的单元，然后下午学习新的一单元（因为自己每次中午刚睡醒后总有些混沌，所以选择在午睡后看新的一单元的视频醒醒脑）就这样按部就班进行。这样的话，其实一轮回下来并没能记住太多，其实个人认为英语在于重复，一次的牢固记忆不如多来几次，这样也快心理压力也小很多还记得好。 自己印象最深的是暑假的时候，比如今天早上复习1、2单元，晚上睡前再扫一下1、2单元。第二天早上复习2、3单元，晚上扫一眼2、3单元，以此类推，亲测超级有效。【ps：另注意单词多记搭配和顺着读一读书上的例句，这样无形中有助于选词题和长难句】 接下来英语的重头戏就是阅读了，毕竟是客观题占分还多。阅读自己用的是《木糖英语真题手译版》。刷第一遍的时候不要在意错误率啦，你才刚开始呢。一刷的时候文章能撸顺就行知道都说的啥就行把单词词组画画以它们为主。二刷的时候就精扣每个句子语法句型什么的，配合蛋核英语和木糖英语两个微信公众号收录的的视频，各种讲解综合着看找到自己最能领悟的解题方法。三刷的时候领悟文章结构，把握出题套路，这时候再看细细品味以前看不懂的各种讲解，会有大领悟的你相信我。 专业课： 选准了专业就不要再怀疑当初的决定是不是正确，你的任务是想尽一切办法来考虑我怎么才能完成自己的目标，专业课确实挺难的，但是你又怎么知道考别的专业不难呢，人总是会夸大自己所受的苦难，在失败时聊以自慰。如果一步一步走，其实也没有很难。一个舍友原来和我们一样想要考，在寒假和暑假时就已

传感器与自动检测技术实验指导书.

传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月

目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并 禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振 频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个 电压输出插口输出。

光电传感器的原理、功能特点等应用

光电传感器的原理、功能特点等应用 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。 其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理，因此其采集结果更精准、快速。 特点： 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、

气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此应用广泛。 工作原理： 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换 光电式传感器分类： ⑴反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 ⑵对射型光电传感器，若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大，一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关，简称对射

光电式传感器

光电式传感器 光电式传感器的工作原理 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器，其工作原理基于光电效应，通常由光源、光路、光电元件构成。所谓光电效应，是指当光照射到某种物质时，该物质的导电特性发生变化的一种物理现象。光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现的，一般情况下，它有三部分组成，可分为发送器、接收器和检测电路。投光器发出的光束被物体阻断或部分反射，受光器最终做出判断，发射器发射光束一般来源于半导体的光源——发光二极管和激光二极管，光束不间断的发射或改变脉冲宽度，接收器有光电二极管或光电三极管组成，在接收器前面装有光学元件——透镜或光圈，在其后面检测电路，滤出有效信号和应用信号，实现控制。 光电式传感器的分类 光电式传感器按照光电效应可分为三类：（1）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等;（2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等;（3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池等。按光电式传感器信号形式可分为：模拟式光电传感器：位移式光电传感器；数字式光电传感器：转速传感器、光栅式传感器等。 通常，光电传感器还包括光纤传感器、固体图像传感器。光电传感器的应用可归纳为四种基本形式：直射式（辐射式）、吸收式、遮光式、反射式。 光电式传感器的测量的物理量及范围 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起 1

光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。 光电传感器的敏感波长在可见光（0．38～0．76um）附近，包括红外线（0．76～1000um）和紫外线波长（0．005～0．4um）。 光电传感器的优缺点 检测距离长。在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段。对检测物体的限制少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间。分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境要求较高。但随着薄膜工艺、平面工艺和大规模继承电路技术的发展，产品的成本大为降低。由于计算机应用于测量系统和控制系统时，也必须由传感器提供准确可靠的信息，如果传感器的水平与计算机的水平不能相适应，那么电子计算机便不能充分发挥应有的作用。如果传感器不能灵敏地感受被测量或不能把感受到的被测量精确地转换成信号。其他仪表和装置精度再高也无意义。近年来，新 2

传感器与检测技术实验指南.

实验一压阻式压力传感器的压力测量实验第一部分：压阻式压力传感器 一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 三、需用器件与单元：压力源(已在主控箱)、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。 四、实验步骤： 1、这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模板连接见图1-1，压力传感器有4端：3端接+2V电源，1端接地线，2端为U0+，4端为U0-。1、 2、 3、4端顺序排列见图1-1。端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。 2、实验模板上R w2用于调节零位，R w2可调放大倍数，按图1-1接线，模板的放大器输出V02引到主控箱数显表的V i插座。将显示选择开关拨到合适档位，反复调节R w2(R w1旋到满度的1/3)使数显表显示为零。 3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。 图1-1 压力传感器压力实验接线图 4、合上主控箱上的气源开关K3，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠

浮起悬于玻璃管中。 5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。 6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在4～14KP之间每上升1KP 分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于表(1-1) 表(1-1)压力传感器输出电压与输入压力值 思考题 1、计算本系统的灵敏度和非线性误差。 2、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入4KPa气压，调节R w2(低限调节)使数显表显示0.400V，当输入12KPa气压，调节R w1(高限调节)，使数显表显示1.200V这个过程反复调节直到足够的精度即可。 3、利用本系统如何进行真空度测量？ 第二部分： 扩散硅压阻式压力传感器差压测量 一、实验目的：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。 二、基本原理：压阻式压力传感器的硅膜片受到两个压力P1和P2作用时由于它们对膜片产生的应力正好相反，因此作用在压力膜片上是ΔP=P1-P2，从而可以进行差压测量。 三、需用器件与单元：实验八所用器件和单元、压力气囊。 四、实验步骤： 请同学们自拟一个差压测量的方法，并记录实验数据。

光电传感器的测速

光电开关转速测量系统设计 摘要：本文设计了一种基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统。该系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机的转速值。经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。关键词：转速测量，单片机，光电开关 1 绪论 1.1 课题背景 一种量大面广的产品，广泛应用于国民经济的各个行业中。而电机的生产王国正在由日本转移到中国，尤其是浙江温州和广东珠三角地区。广东省佛山市顺德区就有大大小小的电机生产厂家上百家，每年生产上亿台电机，同时顺德有许多家电生产厂家，家电中也要大量用到电机，不管是电机生产厂家，还是将电机作为它们的产品中的零部件的厂家，要将它们的产品打到国际市场上，迫切需要IS09002认证，IS09002要求生产产品所用的零部件以及最终的产品都要经过本单位的质量检测，也就是说，在顺德，每年要检测几亿个电机，对电机的测试仪的需求非常迫切。电机测试的参数主要有：效率、功率因数、定子输入电流、转矩、转速等，本课题主要研究转速的测量。 1.2 国内外发展情况 转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法。 (1)离心式转速表测速法 离心式转速表是利用离心原理制成的测速仪表，可以直接读出转速。测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，插入前，应注意清除中心孔中的油污，并使转速表的轴与电机的轴保持同心，不可上下左右偏斜，否则易将表轴扭坏，并影响准确读数，而且转速表要间歇使用，以减少磨损和发热。如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程[2]。 (2) 测速发电机测速法 测速发电机测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压