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传感器实验指导书

一、基本实验

实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥 (1)

实验二差动变压器式的性能 (3)

实验三差动变压器零点残余电压的补偿 (5)

实验四移相器实验 (6)

实验五相敏检波实验 (7)

实验六电涡流式传感器的原理 (10)

实验七被测体材料对电涡流传感器的影响 (12)

实验八差动变面积型电容式传感器的原理 (13)

实验九霍尔式传感器的特性 (15)

实验十磁电式传感器性能 (17)

实验十一压电传感器动态响应实验 (18)

二、综合性实验

实验十二电子秤的设计 (19)

实验十三PN结温度测试仪 (20)

实验十四光纤位移传感器 (21)

三、附录Ⅰ：CSY-II型传感器实验仪简介 (22)

附录Ⅱ：CSY-II型传感器实验仪电路原理图 (25)

附录Ⅲ：传感器安装示意图及面板示意图 (35)

实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥

一、实验目的：

﹝1﹞了解悬梁梁受力（梁端位移）时产生应变的原理。

﹝2﹞了解金属箔式应变片受到应变时电阻的变化规律。

﹝3﹞掌握单臂电桥检测电阻的方法。

二、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、F/V表、主、副电源。旋钮初始位置：直流稳压电源打倒±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。

三、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F／V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F／V表显示为零，关闭主、副电源。

（3）根据图1-1接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F／V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F／V表显示为零，然后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。

（4）将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（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F／V表显示最小，再旋动测微头，使F／V

表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

（5）——往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F／V表显示的值。建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm记一个数值填入下表：

（6）据所得结果计算灵敏度S＝ΔV／ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为相应F／V表显示的电压相应变化）。

（7）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。

四、注意事项：

(1) 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。

(2) 为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小

差动放大增益，此时差动放大器不必重调零。

(3) 做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。

(4) 电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为WD、WA。

五、思考题：

(1) 本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？

(2) 根据所给的差动放大器电路原理图，(见附录图一 )，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。

实验二差动变压器性能

一、实验目的

（1）了解电感式传感器的差动变压器的工作原理。

（2）了解电感式传感器的差动变压器的输出特性。

（3）掌握差动变压器的测量方法。

二、实验仪器

音频振荡器、测微头、示波器、主、副电源、差动变压器、振动平台。

有关旋钮初始位置：音频振荡器４ＫＨＺ－８ＫＨＺ之间，双线示波器第一通道灵敏度500mv/div ,第二通道灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

三、实验步骤

（１）根据图2-1接线，将差动变压器、音频振荡器（必须LV输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。开启主、副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。

转动测微头使测微头与振动平台吸合。再向上转动测微头５mm，使振动平台往上位移。

往下旋动测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应振动平台的位移变化），作出Ｖ－Ｘ关系曲线。

四、思考题

（1）根据实验结果，指出线性范围。

（2）当差动变压器中磁棒的位置由上到下变化时，双线示波器观察到的波形相位会发生怎

样的变化？

（3）用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个最小电压称作什么？由于什么原因造成？

实验三差动变压器零点残余电压的补偿

一、实验目的

﹝1﹞了解产生零点残余电压的原因。

﹝2﹞了解如何用适当的线路对残余电压进行补偿。

﹝3﹞了解补偿线路对输出电压的影响。

二、实验仪器

音频振荡器、测微头、电桥、差动变压器、差动放大器、双线示波器、振动平台、主副电源。有关旋钮的初始位置：音频振荡器4kHz－８KHZ之间，双线示波器第一通道灵敏度500mV/div，第二通道灵敏度1V/div，触发选择打到第一通道，差动放大器的增益旋到最大。

三、实验步骤

(1)接图3-1接线，音频振荡必须从LV插口输出，W1，W2，r,c,为电桥单元中调平衡网络。

(2) 开启主．副电源，利用示波器，调整音频振荡器幅度钮使示波器一通道显示出为2伏峰—峰值。调节音频振荡器频率，使示波器二通道波形不失真。

(3) 调整测微头，使差动放大器输出电压最小。

(4) 依次调整W1，W2，使输出电压进一步减小，必要时重新调节测微头，尽量使输出电压最小。

(5) 将二通道的灵敏度提高，观察零点残余电压的波形，注意与激励电压波形相比较。经过补偿后的残余电压波形：为波形，这说明波形中有分量。（６）经过补偿后的残余电压大小：Ｖ残余p-p＝Ｖ残余p-p/100与实验十六未经补偿残余电压相比较。

（７）实验完毕后，关闭主、副电源。

四、注意事项

(1) 由于该补偿线路要求差动变压器的输出必须悬浮。因此次级输出波形难以用一般示波来看，要用差动放大器使双端输出转换为单端输出。

注意事项

(1) 由于该补偿线路要求差动变压器的输出必须悬浮。因此次级输出波形难以用一般示波来看，要用差动放大器使双端输出转换为单端输出。

(2) 音频信号必须从LV插口引出。

实验四移相器实验

一、实验目的

了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况

二、实验仪器

移相器、音频振荡器、双线（双踪）示波器、主、副电源

三、实验步骤

（１）了解移相器在实验仪所在位置及电路原理。

（２）将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从０°、１８０°插口输出均可），开启主、副电源。

（３）将示波器的两根线分别接到移相的输入和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。（４）旋动移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。

（５）改变音频振荡器的频率,观察不同频率的最大移相范围。

四、思考题

（１）根据图4-1，分析本移相器的工作原理，并解释所观察到的现象。

提示：A1、R1、R2、R3、C超前移相，在R3＝R1时，K F1（jω）=Vm/Vλ=-(1-jω RwC2)/(1+j ωR2C1),K F1(ω)=1, ΦF1(ω)=- π-2tg-1ωR2C1。A2、R4、R5、RW、C2滞后移相，在R5＝R4时，K F2（jω）=V/Vm=(1-jωRwC2)/(1+jωC2),K F2(ω)=1, ΦF2(ω)=-2tg-1ωR w C1，ω＝2πf 。分析：f一定时Rw=0－10KΩ相移Δφ，及Rw一定时，f变化相移Δφ。

(2)如果将双线示波器改为单踪示波器，两路信号分别从Ｙ轴和Ｘ轴送入，根据李沙育图形

是否可完成此实验？

实验五相敏检波器实验

一、实验目的

了解相敏检波器的原理和工作情况。

二、实验仪器

相敏检波器、移相器、音频振荡器、双线示波器（自备）、直流稳压电源、低通滤波器、

Ｆ／V表、主、副电源。

有关旋钮的初始位置:Ｆ／V表置２０Ｋ档。音频振荡器频率为４ＫHz，幅度置最小（逆时针到底），直流稳压电源输出置于±２Ｖ档，主、副电源关闭。

三、实验步骤

（１）了解相敏检波器和低通滤波器在实验仪面板上的符号。

（２）根据图5-1的电路接线，将音频振荡器的信号０°输出端输出至相敏检波器的输入端（1），把直流稳压电源＋2V输出接至相敏检波器的参考输入端（5），把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（1）和输出端（3）组成一个测量线路。

（３）调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压为峰峰值4V。观察输入和输出波的相位和幅值关系。

（４）改变参考电压的极性（除去直流稳压电源＋2V输出端与相敏检波器参考输入端（5）的连线，把直流稳压电源的－2V输出接至相敏检波器的参考输入端（5）），观察输入和输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出

相，当参考电压为负时，输入和输出相，此电路的放大倍数为倍。

（５）关闭主、副电源，根据图5-2电路重新接线，将音频振荡器的信号从０°输出端输出至相敏检波器的输入端（1），将从0°输出端输出接至相敏检波器的参考输入端（2），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入（1）和输出端（3），将相敏检波器输出端（3）同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低能滤波器的输出端与直流电压表连接起来，组成一个测量线路。（此时，Ｆ／V表置于Ｖ表２０Ｖ档）。

图5-2

（６）开启主、副电源，调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。

（７）关闭主、副电源，根据图5-3的电路重新接线，将音频振荡器的信号从０°输出端输出至相敏检波器的输入端（1），将人１８０°输出端输出接至移相器的输入端，将从移相器输出端接至相敏检波器的参考输入端（2），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（1）和输出端（3），将相敏检波器输出端（3）同时与低通滤波器输入端连接起来，将低通滤波器的输出端与直流电压表连接起来，组成一测量线路。

（８）开启主、副电源，转动移相器上的移相电位器，观察示波的显示波形及电压表的读数，使得输出最大。

（９）调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。单位：Ｖ

四、思考题

（１）根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么?移相器在实验线路中的作用是什么？（即参考端输入波形相位的作用）

（２）在完成第五步骤后，将示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（1）和附加观察端（6）和（2），观察波形来回答相敏检波器中的整形电路是将什么波转换成什么波，相位如何？起什么作用？

（３）当相敏检波器的输入与开关信号同相时，输出是什么极性的什么波，电压表的读数是什么极性的最大值。

实验六电涡流式传感器的静态标定

一、实验目的

﹝1﹞了解电涡流式传感器的工作原理。

﹝2﹞了解电涡流式传感器的特点。

﹝3﹞掌握电涡流传感器的测量原理。

二、实验仪器

涡流变换器、F／V表、测微头、铁测片、涡流传感器、示波器、振动平台、主、副电源。

三、实验步骤

（１）装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。

（２）观察传感器的结构，它是一个扁平线圈。

（３）用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至F／V表，电压表置于２０Ｖ档，见图，开启主、副电源。

（４）用示波器观察涡流变换器输入端的波形。如发现没有振荡波形出现，再将被测体移开一些。可见，波形为波形，示波器的时基为 us/cm，故振荡频率约为。

（５）适当调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，从此开始读数，记下示波器及电压表的数值，填入下表：

建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。根据实验数据。在座标纸上画出Ｖ－Ｘ曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度。（最好能用误差理论的方法求出线性范围内的线性度、灵敏度）。可见，涡流传感器最大的特点是，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。这里采用的变换电路是一种。实验完毕关闭主、副电源。

三、实验注意事项

﹝1﹞测量过程中金属导体要固定不动。

﹝2﹞铁片应与传感器测试头平行，并将测试头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。﹝3﹞传感器在初试时可能出现一段死区。

四、实验分析

﹝1﹞根据测量结果，在坐标纸上画出V—X曲线，求出灵敏度S，S=△V/△X，并指出线性范围。

﹝2﹞用理论方法计算灵敏度并与实际测量值比较。

实验七被测体材料对电涡流传感器特性的影响

一、实验目的

了解被测体材料对涡流传感器性能的影响。

二、实验仪器

涡流传感器、涡流变换器、铁测片、F／V表、测微头、铝测片、振动台、主、副电源。三、实验步骤

（１）安装好涡流传感器，调整好位置。装好测微头。

（２）按实验六图6-1接线，检查无误，开启主、副电源。

从传感器与铁测片接触开始，旋动测微头改变传感器与被测体的距离，记录F表读数，到出现明显的非线性为止，然后换上铝测片重复上述过程，结果填入下表（建议每隔0.05mm读数）：

根据所得结果，在同一座标纸上画出被测体为铝和铁的两条Ｖ－Ｘ曲线，照实验二十二的方法计算灵敏度与线性度，比较它们的线性范围和灵敏度。关闭主、副电源。

可见，这种电涡流式传感器在被测体不同时必须重新进行工作。

四、注意事项

（１）传感器在初始时可能为出现一段死区。

（２）此涡流变换线路属于变频调幅式线路，传感器是振荡器中一个元件，因此材料与传感器输出特性之间的关系与定频调幅式线路不同。

实验八差动变面积型电容式传感器

一、实验目的

﹝1﹞了解电容式传感器的工作原理。

﹝2﹞了解差动变面积型电容传感器的测量原理。

﹝3﹞掌握差动式电容传感器灵敏度的分析方法。

二、实验仪器

电容传感器、电压放大器、低通滤波器、Ｆ／V表、激振器、示波器

有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，Ｆ／V表置于Ｖ表２Ｖ档。三、实验步骤

（１）按图8-1接线。

（２）F／V表打到20V，调节测微头，使输出为零。

（３）转动测微头,每次0.1mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片复盖面积最大为止。

退回测微头至初始位置。并开始以相反方向旋动。同上法，记下X(mm)及 V(mv)值。

（４）计算系统灵敏度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应的梁端位移变化），并作出Ｖ－Ｘ关系曲线。

（５）卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形。

四、实验注意事项

﹝1﹞注意电容变换器的接法，上面两个插口是输入，一个输出插口为V O。

﹝2﹞调节低频振荡器产生振荡时，要注意其幅度旋钮不能太大，以免损坏设备。

五、实验分析

﹝1﹞根据测量结果，在坐标纸上画出V—X曲线，求出系统灵敏度S，S=△V/△X，并指出线性范围。

﹝2﹞分析V—X曲线中，出现非线性的原因。

﹝3﹞试分析电容变换器在这里所起的作用。

实验九霍尔式传感器的特性—直流激励

一、实验目的

﹝1﹞了解霍尔传感器的特性与工作原理。

﹝2﹞掌握霍尔传感器的测量方法。

二、实验仪器

霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F／V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。

有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置２０Ｖ档，直流稳压电源置２Ｖ档，主、副电源关闭。

三、实验步骤

（１）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。

（２）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置最小，关闭主电源，根据图2１接线，Ｗ１、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。

（３）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。（４）开启主、副电源调整Ｗ１使电压表指示为零。

（５）上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入下表：

作出Ｖ－Ｘ曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。

可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。

（6）实验完毕关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。

三、注意事项

（１）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。（２）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。

（３）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。

四、实验分析

﹝1﹞根据测量结果，画出V—X曲线，求出系统灵敏度S，S=△V/△X。﹝2﹞分析系统产生非线性的原因。

实验十磁电式传感器的性能

一、实验目的

了解磁电式传器的原理及性能

二、实验仪器

差动放大器、涡流变换器、激振器、示波器、磁电式传感器、涡流传感器、振动平台、主、副电源。

有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，低频振荡器的幅度旋钮置于最小，Ｆ／Ｖ表置２ＫＨz档。

三、实验步骤

（１）观察磁电式传感器的结构，根据图10-1的电路结构，将磁电式传感器，差动放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路，并将低频振荡器

的输出端与频率表的输入端相连，开启主、副电源。

（２）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至某一位置，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：

（3）拆去磁电传感器的引线，把涡流传感器经涡流变换器后接入低通滤波器，再用示波器观察输出波形（波形好坏与涡流传感器的安装位置有关，参照涡流传感器的实验）并与磁电传感器的输出波形相比较。

四、实验分析

（1）根据测量结果，画出V—X曲线，求出系统灵敏度S，S=△V/△X。

（2）分析系统产生非线性的原因。

五、思考题

（１）试回答磁电式传感器的特点？

（2）比较磁电式传感器与涡流传感器输出波形的相位，为什么？

实验十一压电传感器的动态响应实验

一、实验目的

了解压电式传感器的原理、结构及应用。

二、实验仪器

低频振荡器、电荷放大器、低通滤波器、单芯屏蔽线、压电传感器、双线示波器、激振线圈、磁电传感器、Ｆ／Ｖ表、主、副电源、振动平台。

有关旋钮的初始位置：低频振荡器的幅度旋钮置于最小，F／V表置Ｆ表２ＫＨＺ档。

三、实验步骤

（１）观察压电式传感器的结构，根据图11-1的电路结构，将压电式传感器，电荷放大器，低通滤波器，双线示波器连接起来，组成一个测量线路。并将低频振荡器

的输出端与频率表的输入端相连。

（２）将低频振荡信号接入振动台的激振线圈。

（３）调整好示波器，低频振荡器的幅度旋钮固定至最大，调节频率，调节时用频率表监测频率，用示波器读出峰峰值填入下表：

（4）示波器的另一通道观察磁电式传感器的输出波形，并与压电波形相比较观察其波形相位差。

四、实验分析

（1）根据测量结果，画出V—X曲线，求出系统灵敏度S，S=△V/△X。

（2）分析系统产生非线性的原因。

五、思考题

（1）根据实验结果，可以知道振动台的自振频率大致多少？

（2）试回答压电式传感器的特点。比较磁电式传感器输出波形的相位差Δφ大致为多少？为什么？

实验十二电子秤的设计

一、实验目的

﹝1﹞了解各类常用传感器的工作原理及特性。

﹝2﹞学会如何运用传感器装置进行实际测量。

二、实验要求

﹝1﹞利用实验仪器上的传感器装置、标准重量的砝码（10g）及相关处理电路设计一个可以称重的电子秤。

﹝2﹞将被测物的重量用电压表或示波器显示为一个电量信息。

﹝3﹞通过分析计算出某一未知物体的重量。

﹝4﹞分析所设计的测量系统的测量范围、测量精度、系统的灵敏度和线性范围。

三、实验设计方案

独立完成传感器的选取方案的选择及测量电路的设计。

四、实验分析

﹝1﹞分析系统的量程、灵敏度，指出其线性范围。

﹝2﹞分析产生测量误差的主要原因。

﹝3﹞讨论提高测量精度的方法。

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。

传感器与检测实验指导书2013.

传感器与检测技术实验指导书电气工程学院自动化专业专业名称班级学生姓名学号实验成绩辽宁工业大学 2013年9月

目录实验一电阻应变式传感器特性实验 (1) 实验二电容传感器特性实验 (5) 实验三电涡流式传感器特性实验 (8) 实验四压电式传感器特性实验 (12) 实验五光电式传感器特性实验 (15) 实验六热电式传感器特性实验 (20) 附录一CSY2000系列传感器实验台说明书 (26) 附录二CSY-V8.1软件操作说明书 (27)

实验一电阻应变式传感器特性实验一、实验目的 1．熟悉电阻应变式传感器的结构。 2．了解单臂、半桥和全桥测量电路工作原理和性能。 3．比较单臂与半桥、全桥的不同性能，了解各自特点及全桥测量电路的优点。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为电阻丝电阻相对变化，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U O1= EKε/4。 2．对半桥测量电路而言，不同受力方向的两只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。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。 3．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，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U O3＝EKε。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、实验仪器及材料 1．应变式传感器实验模板（应变式传感器－电子秤）、砝码盘、砝码；

无线传感网智能组网设计实践_实验指导书

无线传感网智能组网设计实验指导书（实验类）实验 1.Zigbee基本通信实验 1.1实验目的 ?了解实Zigbee的原理及在软件上如何方便使用； ?掌握在Windows CE 6.0下进行UART编程的方法。 1.2实验设备 ?硬件：EduKit-IV嵌入式教学实验平台、Mini270核心子板、Zigbee模块、PC 机； ?软件：Windows 2000/NT/XP 以及Windows 平台下的VS2005开发环境。 1.3实验容 ?利用Microsoft Visual Studio 2005编写一个可运行于EduKit-IV型实验箱Windows CE 6.0操作系统上的应用程序； ?学习和掌握EduKit-IV教学实验平台过UART与Zigbee模块通信，实现对Zigbee 模块的配置和对等网模式下的通信。 1.4实验原理 1.4.1Zigbee起源无线网络系统源自美国军方的“电子尘埃(eMote)”技术，是目前国、外研究的热点技术之一。该系统基于IEEE802.15.4规的无线技术，工作在2.4 GHz或868／928 MHz，用于个人区域网和对等网状网络。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种介于红外无线技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准。在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。相对于现有的各种无线通信技术，无线ZigBee网络技术将是近距离通信最低功耗和成本的技术。这一技术目前正向工业、民用方向推广和发展，

物联网实验指导书

物联网实验指导书四川理工学院通信教研室 2014年11月

目录前言 (1) 实验一走马灯IAR工程建立实验 (5) 实验二串口通信实验 (14) 实验三点对点通信实验 (18) 实验四 Mesh自动组网实验 (21) 附录 (25) 实验一代码 (25) 实验二代码 (26) 实验三代码 (28) 实验四代码 (29)

前言 1、ZigBee基础创新套件概述无线传感器网络技术被评为是未来四大高科技产业之一，可以预见无线传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业，同时由于无线传感网络的广泛应用，必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。无线传感器网络技术，主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。数据节点之间的数据传输强调网络特性。数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成，网络具有自组织的特征，即网络的节点可以智能的形成网络连接，连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。网络具有自维护特征，即当某些节点发生问题的时候，不影响网络的其它传感器节点的数据传输。正是因为有了如此高级灵活的网络特征，传感器网络设备的安装和维护非常简便，可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。无线传感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术，正在高速发展，学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。 “ZigBee基础创新套件”产品正是针对这一新技术的发展需要，使这种新技术能够得到快速的推广，让高校师生能够学习和了解这项潜力巨大的新技术。“ZigBee基础创新套件”是由多个传感器节点组成的无线传感器网络。该套件综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域，用户可以根据所需的应用在该套件上进行自由开发。 2、ZigBee基础创新套件的组成 CITE 创新型无线节点（CITE-N01 ）4个物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）1个物联网创新型红外传感器（CITE-S073）1个物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）1个物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121 ）1个电源6个天线8根 CC Debugger 1套（调试器，带MINI USB接口的USB线，10PIN排线）物联网实验软件一套

无线传感器网络实验指导书

无线传感器网络实验指导书信息工程学院

实验一质心算法一、实验目的掌握合并质心算法的基本思想；学会利用MATLAB 实现质心算法；学会利用数学计算软件解决实际问题。二、实验容和原理无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。定位精度相对较低，不过可以满足某些应用的需要。在计算几何学里多边形的几何中心称为质心，多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。假设多边形定点位置的坐标向量表示为p i = (x i ，y i )T ，则这个多边形的质心坐标为：例如，如果四边形 ABCD 的顶点坐标分别为 (x 1, y 1)，(x 2, y 2), (x 3, y 3) 和(x 4,y 4)，则它的质心坐标计算如下：这种方法的计算与实现都非常简单，根据网络的连通性确定出目标节点周围的信标参考节点，直接求解信标参考节点构成的多边形的质心。锚点周期性地向临近节点广播分组信息，该信息包含了锚点的标识和位置。当未知结点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过某一门限或在一定接收时间之后，就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心，作为确定出自身位置。由于质心算法完全基于网络连通性，无需锚点和未知结点之间的协作和交互式通信协调，因而易于实现。三、实验容及步骤该程序在Matlab 环境下完成无线传感器中的质心算法的实现。在长为100米的正方形区域，信标节点（锚点）为90个，随机生成50个网络节点。节点的通信距离为30米。需完成：分别画出不同通信半径，不同未知节点数目下的误差图，并讨论得到的结果所用到的函数： 1. M = min(A)返回A 最小的元素. 如果A 是一个向量，然后min(A)返回A 的最小元素. 如果A 是一个矩阵，然后min(A)是一个包含每一列的最小值的行向量。 2. rand X = rand 返回一个单一均匀分布随机数在区间 (0，1)。 X = rand(n)返回n--n 矩阵的随机数字。 ()12341234,,44x x x x y y y y x y ++++++??= ???

传感器实验指导书修订稿

传感器实验指导书 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

传感器与检测技术实验指导教师：陈劲松

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：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 ?。对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有： ρ ρ ?+?-?=?S S l l R R （2）式中的l l ?为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×mm mm 610-）。若径向应变为r r ?，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为）（l l r r ?-=?μ，因为S S ?=2（r r ?），则（2）式可以写成： l l k l l l l l l R R ?=???++=?++?=?02121）（）（ρρμρρμ （3）式（3）为“应变效应”的表达式。0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是）（ρερ?，是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则μ210+≈k ，对半导体，0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。

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。

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。

传感器实验指导书

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。

自动化检测实验指导

实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、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。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：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应 1位数显万用表（自备）。变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 4 2 五、实验步骤： 1位数显万用表2kΩ电阻档测量所 1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用4 2 有应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。如下图1—7所示。图1—7观察应变片阻值变化情况示意图 2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底

后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。图1—8 差放调零接线图 3、应变片单臂电桥特性实验： ⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。图1—9 应变片单臂电桥特性实验原理图与接线示意图 ⑵检查接线无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端（梁处于自然状态，图1—7机头所示）时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。 ⑶在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒，使测微头的读数为10mm左右（测微头微分筒的0刻度线与测微头轴套的10mm刻度线对准）；再松开测微头支架轴套的紧固

传感器技术实验指导书

《传感器技术》实验指导书权义萍南京工业大学自动化学院

目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3) 实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7) 实验三电容式传感器的位移特性实验 (9) 实验四压电式传感器振动实验 (11) 实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13) 实验六电涡流传感器综合实验 (15) 实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)

实验一金属箔式应变片单臂、半桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，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：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，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U o1= EKε/4。不同受力方向的两只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。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）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R1、R2、R3、R4。可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图

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。

传感器实验2012

实验三电阻式传感器的全桥性能实验一、实验目的掌握全桥电路的工作原理和性能。二、实验所用单元同实验一。三、实验原理及电路将四个应变片电阻分别接入电桥的四个桥臂，两相邻的应变片电阻的受力方向不同，组成全桥形式的测量电路，转换电路的输出灵敏度进一步提高，非线性得到改善。实验电路图见图3-1，全桥的输出电压U O ＝4EK ε 四、实验步骤 1、按实验一的实验步骤1至3进行操作。 2、按图3-1接线，将四个应变片接入电桥中，注意相邻桥臂的应变片电阻受力方向必须相反。 +5V R r R R R 1R 2 R 4 RP 2 OP07R 3R 4 RP 1 R 5 +15V -15V 调零电桥电阻传感器差动放大器 4 3 2 18 76 RP R V 图3-1 电阻式传感器全桥实验电路 3、调节平衡电位器RP ，使数字电压表指示接近零，然后旋动测微器使

表头指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，每次0.4mm，上下各2mm，将位移量X和对应的输出电压值U O记入下表中。表3-1 X(mm) 0 U O(mV) 0 五、实验报告 1、根据表3-1，画出输入/输出特性曲线)X(f U ，并且计算灵敏度和 O 非线性误差。 2、全桥测量时，四个应变片电阻是否必须全部一样？

实验二十二涡流式传感器的转速测量实验一、实验目的了解涡流式传感器用于测量转速的方法。二、实验所用单元涡流传感器探头（内附转换电路）、电机（光电传感器中）、电机调速装备（光电传感器转换电路中）、差动放大器、位移台架、直流稳压电源、数字电压表三、实验原理及电路利用涡流式传感器探头对旋转体材质的明显变化产生脉冲信号，经电路处理即可测量转速。四、实验步骤 1、固定好位移台架，将涡流传感器探头装于传感器支架上，将电机放入位移台架的圆孔中，使探头对准电机转盘磁极。 2、将涡流传感器探头的两根输出信号线接至差动放大器的输入端，差动放大器的输出接至数字电压表的输入端。 3、将数字电压表切换开关拨到频率档，调节电机调速旋钮，使电机转动，观察实验现象。

无线传感器网络指导书-信息与控制学院

无线传感器网络（ZIGBEE）实验指导书 (CC2530) (适用于电子、通信等专业) 沈阳工学院 2012年12月

前言本课程主要学习Zigbee无线传感器网络的特点，并且以CC2430为主要控制器介绍Zigbee网络中的编程情况，此芯片采用C语言进行编程，并且已经有了较成熟的发展，学生同学理论学习掌握了芯片的基本理论知识，以及在编程过程的相关寄存器的设置。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养学生的动手能力，设置了五个实验项目，其中包括四个验证性实验，一个综合性实验。这些实验需要学生了解实验器材，熟悉其使用方法，掌握编程软件的操作方法，并且重点掌握在如何编写程序以及程序中的寄存器的设计。本实验指导书适用于通信专业，强调实际操作,注重基本仪器地使用方法及动手能力的培养。

目录验证性实验实验一IAR编程软件的使用与简单实例实验二CC2530片内温度与1/3电压的测量实验三CC2530串口发/收数实验实验四点对点无线数据通信实验综合性实验实验五Zigbee协议栈实验

实验一IAR编程软件的使用与简单实例 (一)实验目的 1、熟悉IAR软件的使用方法。 2、掌握编辑、下载、运行程序的方法 3、利用IAR软件会编写简单的程序 (二)实验设备 1、zigbee实验装置1套 2、安装有IAR软件的PC机1台 3、PC机与zigbee模块通讯电缆1根 (三)实验内容一、会使用IAR软件 IAR编程软件简介 1、IAR软件的启动及建立一个新工程首先安装IAR编程软件。安装之后，选择图标双击鼠标左键，出现如图1.1。新建一个工程文件。

传感器技术实验指导书

实验一应变片式传感器特性实验一、实验目的： 1、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。 2、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。 3、了解应变片全桥工作特点及性能。 4、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。 5、了解应变直流全桥的应用及电路的标定。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变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。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。 1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1-1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式（1-1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1-2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr 由材料力学得：εL= - μεr (1-3）式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3----0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1-3）代入式（1-2）得：

传感器与检测技术指导书

传感器与检测技术实验指导书学生姓名：学号：所在班级：黑龙江八一农垦大学信息技术学院

实验一金属箔式应变片及电桥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：ΔR／R＝Kε式中ΔR ／R为电阻丝电阻相对变化，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 U o1= EKε/4。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）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R1、R2、R3、R4。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，加热丝阻值为50Ω左右

图1－1 应变式传感器安装示意图 2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3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，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，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R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验三为止）。 3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片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（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－2所示。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节R W1，使数显表显示为零。

实验指导书

目录实验一实验二实验三实验四实验五实验六实验七实验八实验九实验十实验十一实验十二实验十三实验十四实验十五实验十六实验十七实验十八实验十九实验二十电阻式传感器的单臂电桥性能实验…………………… 电阻式传感器的半桥性能实验………………………… 电阻式传感器的全桥性能实验………………………… 电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验……… 电阻式传感器的振动实验* ………………………… 电阻式传感器的电子秤实验* ……………………… 变面积式电容传感器特性实验………………………… 差动式电容传感器特性实验………………………… 电容传感器的振动实验* ………………………… 电容传感器的电子秤实验* ………………………… 差动变压器的特性实验………………………… 自感式差动变压器的特性实验……………………… 差动变压器的振动实验* ………………………… 差动变压器的电子秤实验* ………………………… 光电式传感器的转速测量实验………………………… 光电式传感器的旋转方向测量实验…………………… 接近式霍尔传感器实验………………………………… 霍尔传感器的转速测量实验…………………………… 涡流传感器的位移特性实验…………………………… 被测体材质对涡流传感器特性的影响实验…………… 1 3 5 6 7 8 9 11 13 14 15 16 18 19 20 22 23 25 25 27 实验二十一涡流式传感器的振动实验* ………………………… 实验二十二涡流式传感器的转速测量实验………………………… 实验二十三温度传感器及温度控制实验(AD590) ………………… 实验二十四K型热电偶的温度控制实验…………………………… 2 PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建29 30 33

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