华侨大学传感器实验(4)
传感器实验五
姓名林梦柔学号1315212023时间2016.1 7.8 光照传感器采集实验
1、程序
#include "ioCC2530.h"
#define uint8 unsigned char
#define uint16 unsigned int
#define uint32 unsigned long
extern void Sensor_PIN_INT(void);
extern uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum,uint8 DecimationRate,uint8 RefVoltage); charuart_buffer;
void delay(void)
{
unsignedinti;
unsigned char j;
for(i=0;i<1500;i++)
{
for(j=0;j<200;j++)
{
asm("NOP");
asm("NOP");
asm("NOP");
}
}
}
void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数
{
int j;
for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 P0_0=~P0_0; uart_buffer = U0DBUF; //UartTX_Send_String("welcome",10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1); } void main( void ) { unsigned char buf[8]; uint16 temp; P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 APCFG = (0x1<<1)|(0x1<<4)|(0x1<<6);//P01,P04,P06为ADC口 P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断 Sensor_PIN_INT(); UartTX_Send_String("Testing...\r\n",12); while(1){ P2_0=~P2_0; temp = ReadAdcValue(4,3,0x2);//P0.4采集光照度，12bit,AVDD5作为参考temp = (temp>>4); buf[0] = (uint8)(temp&0xff); buf[1] = (buf[0]>>4)&0xf; buf[2] = buf[0]&0xf; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] - 0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] - 0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; UartTX_Send_String("LIGHT = ",8); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String("\r\n",2); delay(); } } // end of main() 2、实验现象 7.9 人体感应传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" void delay(void) //延时时间约10ms { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<20;j++) { asm("NOP"); } } } void main( void ) { P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4,P0.5为输入方式P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED while(1) { if(P0_5 == 1){//OUT=1,人体感应LED亮，存在人体感应P0_0 = 0;//底板上的D2 LED灯亮 P2_0 = 0;//底板上的D3 LED灯亮 } else{ P0_0 = 1;//底板上的D2 LED灯灭 P2_0 = 1;//底板上的D3 LED灯灭 } delay(); } } // end of main() 2、实验现象 人只要一靠近，D2和D3就开始闪烁，离开就不闪了 7.10 震动传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" void delay(void) //延时时间约10ms { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<20;j++) { asm("NOP"); } } } void main( void ) { while(1) { P0DIR |= 0X01; P2DIR |= 0X01; P1DIR |= 0X00; if(P1_3 == 0){ P0_0 = 0;//底板上的D2 LED灯亮 P2_0 = 0;//底板上的D3 LED灯亮 } else{//无雨时灯灭 P0_0 = 1;//底板上的D2 LED灯灭 P2_0 = 1;//底板上的D3 LED灯灭 } delay(); } } // end of main() 2、实验现象 不晃动：D2和D3亮，轻微晃动：D2和D3闪烁，剧烈晃动：不闪烁。 7.11 烟雾传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" #define uint8 unsigned char #define uint16 unsigned int #define uint32 unsigned long extern void Sensor_PIN_INT(void); extern uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum,uint8 DecimationRate,uint8 RefVoltage); charuart_buffer; void delay(void) { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<200;j++) { asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } } } void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 P0_0=~P0_0; uart_buffer = U0DBUF; //UartTX_Send_String("welcome",10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1); } void main( void ) { unsigned char buf[8]; uint16 temp; P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 APCFG = (0x1<<1)|(0x1<<4)|(0x1<<6);//P01,P04,P06为ADC口 P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频 SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断 Sensor_PIN_INT(); UartTX_Send_String("Testing...\r\n",12); while(1){ P2_0=~P2_0; temp = ReadAdcValue(4,3,0x2);//P0.4采集烟雾告警值，12bit,AVDD5作为参考temp = (temp>>4); buf[0] = (uint8)(temp&0xff); buf[1] = (buf[0]>>4)&0xf; buf[2] = buf[0]&0xf; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] - 0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] - 0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; UartTX_Send_String("Smog = ",7); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String("\r\n",2); delay(); } } // end of main() 2、实验现象 7.12 酒精传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" #define uint8 unsigned char #define uint16 unsigned int #define uint32 unsigned long extern void Sensor_PIN_INT(void); extern uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum,uint8 DecimationRate,uint8 RefVoltage); charuart_buffer; void delay(void) { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<200;j++) { asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } } } void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数{ int j; for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数{ int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 P0_0=~P0_0; uart_buffer = U0DBUF; //UartTX_Send_String("welcome",10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1); } void main( void ) { unsigned char buf[8]; uint16 temp; P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 APCFG = (0x1<<1)|(0x1<<4)|(0x1<<6);//P01,P04,P06为ADC口 P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频 SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断 Sensor_PIN_INT(); UartTX_Send_String("Testing...\r\n",12); while(1){ P2_0=~P2_0; temp = ReadAdcValue(5,3,0x2);//P0.5采集光照度，12bit,AVDD5作为参考temp = (temp>>4); buf[0] = (uint8)(temp&0xff); buf[1] = (buf[0]>>4)&0xf; buf[2] = buf[0]&0xf; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] - 0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] - 0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; UartTX_Send_String("Alcohol = ",10); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String("\r\n",2); delay(); } } // end of main() 2、实验现象 7.13 气象气体气压传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" #define uint8 unsigned char #define uint16 unsigned int #define uint32 unsigned long extern void Sensor_PIN_INT(void); extern uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum,uint8 DecimationRate,uint8 RefVoltage); charuart_buffer; void delay(void) { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<200;j++) { asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } } } void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 P0_0=~P0_0; uart_buffer = U0DBUF; //UartTX_Send_String("welcome",10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1); } void main( void ) { unsigned char buf[8]; uint16 temp; P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断 Sensor_PIN_INT(); UartTX_Send_String("Testing...\r\n",12); while(1){ P2_0=~P2_0; temp = ReadAdcValue(7,3,0x2);//P0.7采集气象或血压值，12bit,AVDD5作为参考temp = (temp>>4); buf[0] = (uint8)(temp&0xff); buf[1] = (buf[0]>>4)&0xf; buf[2] = buf[0]&0xf; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] - 0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] - 0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; UartTX_Send_String("Pressure = ",11); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String(" ",4); UartTX_Send_String("\r\n",2); delay(); } } // end of main() 2、实验现象 7.14 超声波传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" unsigned char counter; unsigned char buf[3]; voidSendASignal(void) { unsigned char i; P1_6 = 0; for(i=0;i<50;i++){ asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } P1_6 = 1; } void delay(void) { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<5000;i++) { for(j=0;j<200;j++) { asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } } } void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数{ int j; for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数 { int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 } #pragma vector=T1_VECTOR //定时器1中断函数50us __interrupt void Timer1(void){ counter++; P0_0=~P0_0; } void main( void ) { P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P1DIR = (0x01<<6); //设置P1.6为输出方式；P1.7为输入方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED counter = 0; CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 T1CC0L = 6; T1CC0H = 0x00; //比较值 T1CTL = 0x33; //通道0，不分频，up/down模式PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断EA = 1; //开总中断 T1IE = 1; //开定时器T1中断 while(1){ P2_0=~P2_0; SendASignal(); while(1){ if(P1_7==1) break; } counter = 0; while(1){ if(P1_7==0) break; } //counter保存高电平长度，单位为50us buf[0] = counter/100; buf[1] = (counter%100)/10; buf[2] = (counter%10); if(buf[0] > 0x9) buf[0] = buf[0] - 0XA + 'A'; else buf[0] = buf[0] + '0'; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] -0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] -0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; UartTX_Send_String("Ultrasonic = ",13); UartTX_Send_String(&buf[0],1); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String("cm",2); UartTX_Send_String("\r\n",2); delay(); } } // end of main() 2、实验现象 7.15 水流量传感器采集实验 1、实验程序 #include "ioCC2530.h" #define uint8 unsigned char #define uint16 unsigned int #define uint32 unsigned long extern void Sensor_PIN_INT(void); extern uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum,uint8 DecimationRate,uint8 RefVoltage); charuart_buffer; uint16WaterFlowCount = 0; uint16 Count1ms = 0; uint8 f1s = 0; #pragma vector = 0x007B __interrupt void P1_ISR(void) { if(P1IFG & (0x1<<6)) WaterFlowCount++; P1IFG = 0; P1IF = 0; } void delay(void) { unsignedinti; unsigned char j; for(i=0;i<1500;i++) { for(j=0;j<200;j++) { asm("NOP"); asm("NOP"); asm("NOP"); } } } void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,intlen) //串口发送函数{ int j; for(j=0;j { U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,intlen) //串口发送函数{ int j; for(j=0;j { U0DBUF = Data; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } } #pragma vector=T1_VECTOR //定时器1中断函数1ms __interrupt void Timer1(void){ if(++Count1ms > 1000){ Count1ms = 0; f1s = 1; } } #pragma vector=URX0_VECTOR //uart0中断函数 __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; //清中断标志 P0_0=~P0_0; uart_buffer = U0DBUF; //UartTX_Send_String("welcome",10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1); } void main( void ) { unsigned char buf[8]; P0DIR |= 0x01; //设置P0.0为输出方式；P0.4和P0.5为输入方式 APCFG = (0x1<<1)|(0x1<<4)|(0x1<<6);//P01,P04,P06为ADC口 P1DIR = (0x01<<3)|(0x01<<4); //设置P1.3,P1_4为输出方式； P2DIR |= 0x01; //设置P2.0为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; //熄灭LED CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定 CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频 P1SEL |= (1<<6);//P16为外设功能 PICTL &= ~(1<<2); //P14~P17上升沿触发 P1IEN |= (1<<6);//P16中断使能 IEN2 |= (1<<4);//P1口中断使能 P1 &= ~((1<<3)|(1<<4));//00:正,负管均不通 T1CC0L = 125; T1CC0H = 0x00; //比较值 T1CTL = 0x33; //通道0，不分频，up/down模式 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10; U0BAUD |= 216; //波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; //允许接收 IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断 EA = 1; //开总中断 T1IE = 1; //开定时器T1中断 UartTX_Send_String("Testing...\r\n",12); while(1){ P2_0=~P2_0; Count1ms = 0; f1s = 0; WaterFlowCount = 0; while(1){ if(f1s == 1){ WaterFlowCount = (WaterFlowCount) * 30 / 4; buf[0] = (uint8)(WaterFlowCount/10000); buf[1] = (uint8)((WaterFlowCount%10000)/1000); buf[2] = (uint8)((WaterFlowCount%1000)/100); buf[3] = (uint8)((WaterFlowCount%100)/10); buf[4] = (uint8)(WaterFlowCount%10); if(buf[0] > 0x9) buf[0] = buf[0] - 0XA + 'A'; else buf[0] = buf[0] + '0'; if(buf[1] > 0x9) buf[1] = buf[1] - 0XA + 'A'; else buf[1] = buf[1] + '0'; if(buf[2] > 0x9) buf[2] = buf[2] - 0XA + 'A'; else buf[2] = buf[2] + '0'; if(buf[3] > 0x9) buf[3] = buf[3] - 0XA + 'A'; else buf[3] = buf[3] + '0'; if(buf[4] > 0x9) buf[4] = buf[4] - 0XA + 'A'; else buf[4] = buf[4] + '0'; break; } } UartTX_Send_String("WaterFlow = ",12); UartTX_Send_String(&buf[0],1); UartTX_Send_String(&buf[1],1); UartTX_Send_String(&buf[2],1); UartTX_Send_String(&buf[3],1); UartTX_Send_String(&buf[4],1); UartTX_Send_String("L/MIN",5); UartTX_Send_String("\r\n",2); } } // end of main() 实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥 1、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。 2、实验方法在CSY－998传感器实验仪上验证应变片单臂单桥的工作原理 3、实验仪器CSY－998传感器实验仪 4、实验操作方法 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、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。 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。 （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。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，等待数分钟后将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10㎜刻度附近，安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。 (5) 往下或往上旋动测微头，使梁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 压值的相应变化。 实验14 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 141270046 自动化杨蕾生 一、实验目的： 了解直流激励时霍尔式传感器的特性。 二、基本原理： 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，它的电势会发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。 三、需用器件与单元： 主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14示意图接线（实验模板的输出V o1接主机箱电压表Vin），将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到2V档。 2、检查接线无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 3、以某个方向调节测微头2mm位移，记录电压表读数作为实验起始点；再反方向调节测微头每增加0.2mm记下一个读数，将读数填入表14。 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。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 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？ 答：本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化，当X不同的时候，实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 实验数据如下： 表9－2 （1）由上图可知灵敏度为S=ΔV/ΔX=-0.9354V/mm （2）由上图可得非线性误差： 当x=1mm时， Y=-0.9354×1+1.849=0.9136 Δm =Y-0.89=0.0236V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=1.256% 当x=3mm时: Y=-0.9354×3+1.849=-0.9572V Δm =Y-（-0.94）=-0.0172V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=0.915% 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进 行补偿。 答：（1）零位误差。零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因是：两个霍尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀；控制电极接触不良，造成电流分布不均匀。补偿方法是加一不等位电势补偿电路。 （2）温度误差。因为半导体对温度很敏感，因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化，导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。 一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时 ，输出量和 输入量之间的关系称为传感器的静态特性。 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指 。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指 。 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是 传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数 ，即A ＝ΔA/Y FS ＊100％。 5、最小检测量和分辨力的表达式是 。 6、我们把 叫传感器的迟滞。 7、传感器是重复性的物理含意是 。 8、传感器是零点漂移是指 。 9、传感器是温度漂移是指 。 10、 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、 阻尼比。 14、传感器确定拟合直线有 切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。 15、传感器确定拟合直线切线法是将 过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法 。 16、传感器确定拟合直线端基法是将 把传感器校准数据的零点输出的平均值a 0和滿量程输出的平均值b 0连成直线a 0b 0作为传感器特性的拟合直线 。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是 用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法 。 18、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数 ω(jω)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π)。 Y K X ?=?CN M K =max max 100%100%H H F S F S H H Y Y δδ????=±?=±?2或23100%K F S Y δδδ?-=±????0F S 100% Y Y 零漂＝max 100%F S T Y ???? max *100%L F S Y Y σ??=± 实验四电容式传感器测 量位移实验 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 电容式传感器测量位移实验 一、实验目的 （1）了解电容式传感器结构及原理。 （2）熟悉数据采集系统的结构与应用。 二、基本原理 （一）电容式传感器及其测量电路 1、电容式传感器 本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如图1所示：它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=ε2?ｘ／ln(R／r)。图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生?X位移时，电容量的变化量为?C=C1－C2=ε2?2?X／ ln(R／r)，式中ε2?、ln(R／r)为常数，说明?C与位移?X成正比，配上配套测量电路就能测量位移。 图1 实验电容式传感器结构示意图 2、测量电路 测量电路画在实验模板的面板上，其电路的核心部分是二极管充放电电路。 （二）数据采集系统 数据采集系统（数据采集卡）对实验数据（模拟量）进行采集并与计算机 (PC机)通讯，再用计算机对实验数据进行分析处理。其原理框图如图2所示。 图2数据采集系统实验原理框图 三、需用器件与单元 主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头；数据采集通讯卡 (内置 式，已经装在主机箱内)、RS232连线、计算机。 附：测微头的组成与使用 测微头组成和读数如图3所示。 测微头读数图 图3测位头组成与读数 测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。 测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(０.５ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(０.０１ｍｍ／格)。 用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移０.０１毫米，这也叫测微头的分度值。 测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图3甲读数为３.６７８ｍｍ，不是３.１７８ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图3乙已过零则读２.５１４ｍｍ；如图3丙未过零，则不应读为２ｍｍ，读数应为１.９８０ｍｍ。 测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。一般测微头在使用前，首先转动微分筒到１０ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。 四、实验步骤： 1、按图4将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验 模板±15V电源端口接主机箱±15V电源；实验模板的输出ＶＯ１接主机箱电压表的Ｖｉｎ)。 实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用。 二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特电路整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理框图19—1所示。当被测圆盘上装上6只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。 图19—1开关式霍尔传感器测转速原理框图 三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率\转速表；霍尔转速传感器、转动源。 四、实验步骤： 1、根据图19—2将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2～3ｍｍ。 2、将主机箱中的转速调节电源0～24V旋钮调到最小(逆时针方向转到底)后接入电压表(电压表量程切换开关打到20V档)；其它接线按图19—2所示连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）；将频频\转速表的开关按到转速档。 3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压改变直流电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况。 图19—2 霍尔转速传感器实验安装、接线示意图 4、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据)；画出电机的V-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。实验完毕，关闭电源。 n（转/ 406286108132157179203225250分） V（mv）2003004635006017037999019991104 电机的V-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线 五、思考题： 利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件？ 被测物能够阻挡或透过或反射霍尔信号，般都是一个发射头一个接收头若发射接收安装在同侧，则被测物必须能反射该信号，发射接收安装在对侧，则被测物必须能阻挡透过该信 《传感器原理与应用》试题及答案 一、名词解释 1．传感器2．传感器的线性度3．传感器的灵敏度4．传感器的迟滞5．绝对误差6．系统误差7．弹性滞后8．弹性后效9．应变效应10．压电效应11．霍尔效应12．热电效应13．光电效应14．莫尔条纹15．细分 二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．按输出量形类可分为、、。 4．误差按出现的规律分、、。 5．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 6．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 7．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 8．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs= 。 9．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 10．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩。 11．电容式压力传感器是变型的。 12．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为Pa-1。 13．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 14．热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。 15．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。 16．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 17．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、三种基本类型 18．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 19．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。 20．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入 的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 21．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分用应变式传感器、应变式传感器等（任填两个）。 22．采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。23．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、和可沿线圈轴向 实验四 电容式传感器的位移特性实验 一、实验目的 了解电容传感器的结构及特点，电容传感器的位移测量原理。 二、实验仪器 电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源、绝缘护套 三、实验原理 电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器，它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理： d S d S C r ??= = εεε0 （4-1） 式中，S 为极板面积，d 为极板间距离，ε0真空介电常数，εr 介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S 、d 或εr 发生变化时，电容量C 随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图4-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。 图4-1 差动电容传感器原理图 四、实验内容与步骤 1．按图4-2将电容传感器安装在传感器固定架上，将传感器引线插入电容传感器实验模块插座中。 图4-2 电容传感器安装示意图 2．将电容传感器模块的输出U O 接到数显直流电压表。 3．将实验台上±15V 电源接到传感器模块上。检查接线无误后，开启实验台电源，用 电压表2V档测量“电容传感器模块”的输出，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（2V档）。（Rw确定后不要改动） 4．旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔0.2mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表4-1。 五、实验报告 1．根据表4-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。 传感器测速实验报告 院系： 班级： 、 小组： 组员： 日期：2013年4月20日 实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式：U H=K H IB，当被测圆盘上装有N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，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。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器，当转盘上的磁钢转到传感器正下方时，传感器输出低电平，反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V，转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，调节探头对准转盘内的磁钢。 图9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端，红（+）、黑（ ），不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F，用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化，观察数显表转速显示的变化，并记录此刻的转速值。 五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示： 电压（V) 4 5 8 10 15 20 转速（转/分）0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得：电压的值越大，电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有所限制？ 答：有，测量速度不能过慢，因为磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否只用一只磁钢？ 答：如果霍尔是单极的，可以只用一只磁钢，但可靠性和精度会差一些；如果霍尔 是双极的，那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它，那么至少要两只磁钢。 佛山职业技术学院实训报告 课程名称传感器及应用 报告内容霍尔传感器制作与调试专业电气自动化技术 班级08152 姓名陈红杰 学号31 二0一0年六月 佛山职业技术学院 《传感器及应用》 霍尔传感器制作实训报告 班级 08152 学号 31 姓名陈红杰时间2009-2010第二学期 指导老师张教雄谢应然 项目名称霍尔传感器电路制作与 调试 一、实验目的与要求： 1.对霍尔传感器的实物（电路部分）进行一个基本的了解。 2.了解双层PCB板以及一定（霍尔传感器）的焊接排版的技术和工艺。 二、实验仪器、设备与材料： 1.认识霍尔传感器（电路部分）的元件（附图如下）： 2.焊接电路PCB板（双层）和对电路设计的排版工艺的了解。 3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析（附图如下）： 霍尔传感器原理图： 霍尔开关电路（霍尔数字电路），由三 端7812稳压器，霍尔片差分放大器THS119， 三端可调分流稳压器TL431及双路JFET的输 入运放TL082和输出级组成。在外磁场的作 用下,当感应强度超过导通阀值时，霍尔电路 输出管导通，输出低电平 TL082是一通用的J-FET双运用算放大 器，其特点有，较低输入偏置电压和偏移电 流，输出没有短路保护，输入级具有较高的 输入阻抗，内建频率被子偿电路，较高的压 摆率。最大工作电压为18V。TL082是霍尔传 感器的核心处理部位。（CON2接口对应霍尔 元件THS119） 霍尔元件THS119封装图 印刷板： 3211 2 2 12 121 2121 21 21212 1 21 2 1 4321 1234 8 7653213 211 2321 121 2 1212 直流电源输入24V ，由IN4148、三端稳压管7812和TL431（串接一个电阻）构成的稳压支路，得到不同的电压。霍尔元件THS119是采样核心元件，值得一提的是Z2这个稳压元件。在实际运用当中精密稳压集成电路TL431并不一定要用实物，可以用一个NPN 型三极管来串接一个电阻来等效代替。 整个电路的设计运用了闭环温度反馈来实现自我保护。主要的设计是RT1热敏电阻，对电路在工作时的表面温度进行控制。这样的设计能很好的起到一个自我保护。 因为我们知道，霍尔传感器的PCB 板是封装在塑料外壳里，由于电路的工作环境的问题，导致电路几乎没有更好的散热（外壳有些导热）。至此，用到RT1热敏电阻来进行温度控制保护显得非常合理。 三、实验操作（焊接）： 1.霍尔传感器PCB 双层印制电路板的焊接。 2.了解电路的元件的安排和电路设计线路的排版。 一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和 实验一、二 电阻应变片传感器特性实验 一、 实验目的： 1．了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 2．比较半桥，全桥测量电路与单臂电桥的不同性能、了解各自的特点。 二、 基本原理： 敏感元件—金属箔在外力作用下，其电阻值会发生变化。即金属的电阻应变效应。根据推导可以得出： l l k l l l l l l R R ?=???++=?++?=?02121）（）（ρρμρρμ “应变效应”的表达式。k 0称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，k 0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，0 k 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k 0=2左右。 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，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值ε，而根据应力应变关系εσE = （4） 式中 σ——测试的应力； E ——材料弹性模量。 可以测得应力值σ。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。 单臂电桥：即应变片电阻接入电桥的一臂，测出其电阻变化值，结构比较简单，但是灵敏度较差； 半桥：把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UO2＝EG ε／2。式中E 为电桥供电电压。 全桥：测量电路中，将受力性质相同的两个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 03＝KE ε。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明显改善 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V 电源、±5V 电源、万用表。 四、实验内容与步骤： 1、应变片的安装位置如图（1－1）所示，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R 2、R 3、R4。可用万用表进行测量，R1=R2=R3=R4=350Ω。 R1 R2 R3R4 图1－1 应变式传感器安装示意图 图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图 2、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，顺时针调节Rw2使之大致位于中间位置，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、按图1-2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与R5、R6、 传感器与检测技术实验报告 课程名称：传感器与检测技术 实验项目：电势型传感器实验 实验地点： 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2013年11 月11 日 实验一线性霍尔传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：本实验采用的霍尔式位移传感器是由线性霍尔元件、永久磁钢组成，霍尔式位移传感器的工作原理和实验电路原理如图所示。将磁场强度相同的两块永久磁钢同极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的中点，其磁感应强度为0， (a)工作原理(b)实验电路原理 设这个位置为位移的零点，即X＝0，因磁感应强度B＝0，故输出电压U H＝0。当霍尔 元件沿X轴有位移时，由于B≠0，则有一电压U H输出，U H经差动放大器放大输出为V。V与X有一一对应的特性关系。 三、需用器件与单元： 主机箱中的±2V～±10V直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头。 四、实验步骤： 调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度线对准轴套的10mm 刻度线。按示意图安装、接线，将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，±2V～±10V直流稳压电源调节到±4V档。检查接线无误后，开启主机箱电源，移动测微头的安装套，使传感器的PCB板处在两园形磁钢的中点位置时，拧紧紧固螺钉。再调节RW1使电压表显示０。测位移使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒3周，记录电压表读数作为位移起点。以后，反方向调节测微头的微分筒，每隔△X=0.1mm从电压表上读出输出电压Vo值，将读数填入表 表17 霍尔传感器(直流激励)位移实验数据 根据表17数据作出V－X实验曲线，分析曲线在不同测量范围(±0.5mm、±1mm、 ±2mm)时的灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭电源。 第 1 页 共 3 页 铜陵学院继续教育学院 2009-2010学年第二学期 《传感器原理与应用》考试试卷 （适用班级：08级电气工程专升本） 一、 填空题（每小题2分，共20分）： 1、传感器通常由 、 和 三部分组成。 2、根据测量误差出现的规律和产生的原因不同，误差可分为 、 和 三种类型。 3、电阻应变片由 、 、 和引线等部分组成。 4、单线圈变隙式电感传感器的结构主要由 、 、 三部分组成。 5、按照电涡流在导体内的贯穿情况，电涡流式传感器可分为 式和 式两类。 6、对于电容式传感器，改变 、 和 中任意一个参数都可以使电容量发生变化。 7、霍尔元件的零位误差主要由 、 、 和自激场零电势等原因产生。 8、热电偶测温回路的热电势由 和 两部分组成。 9、按测温转换原理的不同，接触式测温方法可分为 式、 式和 式等多种形式。 10、光栅式传感器一般由 、 和 组成。 二、简答题（每小题6分，共24分）： 1、什么叫迟滞? 2、螺旋管式差动变压器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 3、什么是霍尔效应？ 4、热电偶的中间温度定律的内容是什么？ 三、 论述题（每小题10分，共20分）： 1、下图是单管液柱式压力计示意图，已知大容器直径为 D ，通入被测压力1p ，玻 璃管直径为d ，通入大气压2p ，且D 远大于d ，试论述该压力计测量被测压力的原理。 姓 班级 学号 ―――――――――装――――――――――订―――――――――线――――――――――― 2、利用光电靶测量弹丸飞行速度的结构原理如图所示，试论述其工作原理。 光源 光束 光电元件 测时仪 四、计算题（每小题9分，共36分）： 1、已知被测电压范围为15~25V，现有（满量程）50V、0.5级和200V、0.1级两只电压表，应选用哪只电压表来进行测量？ 2、有一金属应变片，其灵敏系数K=2.0，初始电阻值为120Ω，将应变片粘贴在悬臂梁上，悬臂梁受力后，使应变片阻值增加了1.2Ω，问悬臂梁感受到的应变是多少？ 3、已知变面积式电容传感器的两极板间距离为10mm，极板间介质的介电常数为ε0＝50μF/m，两极板几何尺寸一样，为30mm×20mm，在外力作用下，其中动极板在原位置上向外移动10mm，试求电容变化量△C和传感器灵敏度K各为多少？ 4、用R型热电偶测某高炉温度时，测得参比端温度t1=30℃；测得测量端和参比端之间的热电动势E（t，30）=11.402mV，试求实际炉温（已知：E（30，0）=0.172mV；E（1080，0）=11.574mV）。 第 2 页共 3 页 班级：****** 学号：310800**** 姓名：****** 实验四震动信号的多种传感器测量与比较 试验项目名称：振动信号的多种传感器测量与比较 实验项目性质：普通试验 所属课程名称：传感器原理与设计 试验计划学时：2学时 一、实验目的 1、振动信号的获取可用不同类型的传感器，但不同类型的传感器有其适用范围和场 合。本次实验用三种不同传感器对振动台振动信号检测，旨在实验中观察了解其适 用范围； 2、了解电涡流传感器、磁电式传感器和压电式传感器在振动检测中的测试方法及工程 应用。 二、试验内容和要求 1、电涡流传感器的振动测试。了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性及测试方法； 2、磁电式传感器的振动测试。了解磁电式传感器结构、原理及实际应用：振动位移、 速度、加速度的检测； 3、压电式传感器的振动测试。了解压电加速度计的结构、原理和工作特性，掌握压电 式加速度计的实际应用：振动加速度的直接检测。 三、实验主要仪器设备和材料 1、CYS型传感器系统综合实验仪 本次实验所用公共模块包括：①直流稳压电源；②差动放大器；③电压/频率表； ④低频振荡器；⑤低通滤波器。此外，用不同传感器进行测量时还用到以下模块。 a、电涡流传感器测振：电涡流传感器、电涡流变换器； b、压电式传感器测振：压电式传感器、电荷放大器（或电压放大器）； c、磁电式传感器测振：磁电式传感器。 2、双踪示波器和接插连接实验导线若干。 四、实验方法、步骤及结果测试 一）实验原理及方法 二）实验步骤及结果测试 1、电涡流传感器振动测试观察 a、将电涡流线圈支架转一角度，置于圆盘振动台上方，线圈与圆盘面平行， 固定在一个合适位置，使圆盘振动时不碰擦传感器为好。 b、电涡流线圈 传感器原理考试试题 1、有一温度计，它的量程范围为0--200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为__±1℃______，当测量100℃时的示值相对误差为_±%1_______。 2、传感器由___敏感元件___ 转换元件_、______测量电路_三部分组成 3、热电偶的回路电势由_接触电势、温差电势_两部分组成，热电偶产生回路电势的两个必要条件是_即热电偶必须用两种不同的热电极构成；热电偶的两接点必须具有不同的温度。。 4、电容式传感器有变面积型、变极板间距型、变介电常数型三种。 5．传感器的输入输出特性指标可分为_静态量_和____动态量_两大类，线性度和灵敏度是传感器的__静态_量_______指标，而频率响应特性是传感器的__动态量_指标。 6、传感器静态特性指标包括__线性度、__灵敏度、______重复性_______及迟滞现象。 7、金属应变片在金属丝拉伸极限内电阻的相对变化与_____应变____成正比。 8、当被测参数A、d或ε发生变化时，电容量C也随之变化，因此，电容式传感器可分为变面积型_、_变极距型_和_变介质型三种。 9、纵向压电效应与横向压电效应受拉力时产生电荷与拉力间关系分别为 F y。 和q y=?d11a b 10、外光电效应器件包括光电管和光电倍增管。 1、何为传感器的动态特性？动态特性主要的技术指标有哪些？ （1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性； （2）动态指标：对一阶传感器：时间常数；对二阶传感器：固有频率、阻尼比。 2、传感器的线性度如何确定？拟合直线有几种方法？ 传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；。 四种方法：理论拟合，端基连线拟合、过零旋转拟合、最小二乘法拟合。 3、应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪些？（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变； （2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。 4、分布和寄生电容对电容传感器有什么影响？一般采取哪些措施可以减小其影 响？ 寄生电容器不稳定，导致传感器特性不稳定，可采用静电屏蔽减小其影响，分布电容和传感器电容并联，使传感器发生相对变化量大为降低，导致传感器灵敏度下降，用静电屏蔽和电缆驱动技术可以消除分布电容的影响。 5、热电偶测温时为什么要进行冷端补偿？冷端补偿的方法有哪些？ 答：热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响，如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。 三、计算题 1、下图为圆形实芯铜试件，四个应变片粘贴方向为R1、R4 轴向粘贴，R 2、R3 圆周向粘贴，应变片的初始值R1=R2=R3=R4=100Ω，灵敏系数k=2，铜试件的箔松系数μ= 0.285，不考虑应变片电阻率的变化，当试件受拉时测得R1 的变化ΔR1 = 0.2Ω。如电桥供压U = 2V，试写出ΔR2、ΔR 3、ΔR4 输出U0（15分） 传感器综合实验 前提：电阻应变式传感器 电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。 一．实验目的 （1）加深对应力和应变概念的理解; （2）了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况; (3)验证单臂，半桥，全桥的性能及相互之间关系； （4）了解温度对应变测试系统的影响； （5）了解传感器（电阻应变片）在检测中的应用。 二．实验仪器： 直流稳压电源，15V不可调直流稳电源，差动放大器，电桥，F/V表，测微头，双平行梁，双孔悬臂梁称重传感器，应变片，砝码，加热器，水银温度计（自备），主，副电源。 三．实验原理 要测量模拟金属梁的应力，首先引入描述物体变形的物理量“应变”。设模拟金属梁原长为l的一段，在变形时发生“伸长”或“缩短”量为，则应变为 应变的大小，即与外力F的大小及应用位置有关，也与材料本身的弹性有关。根据胡克定律， 由上式可知，应变最大处，应力也最大。但应力是内力，无法直接测量，应先测量应变后换算出应力。而应变又可用电阻应变片将转换成易于放大的电压、电流或功率的变化进行测量。 因此，应力就可以测出。 （1）模拟金属梁的设置 如图，它是用长150毫米、宽17毫米的钢尺做成，其上下表面各贴有3片电阻应变片。上表面的应变片受力，下表面的应变片受压。拉区电阻值增大，压区电阻值变小。 传感器原理与应用试题答案（一） 一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立5分） 1．用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。 2．把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 3．闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。 4．电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。 5．影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。 评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。 二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分） 1．电阻应变片的线路温度补偿方法有（A.B.D ）。 A．差动电桥补偿法 B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法 C．补偿线圈补偿法 D．恒流源温度补偿电路法 2．电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（B）。 A．60ΩB．120ΩC．200ΩD．350Ω 3．通常用应变式传感器测量（BCD）。 A．温度B．速度C．加速度D．压力 4．当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（B,D）。A．灵敏度增加B．灵敏度减小 C．非统性误差增加D．非线性误差减小 5．在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（BD）。 A．外光电效应B．内光电效应 C．光电发射D．光导效应 评分标准：3\4\5题回答对一个2分，1题（A.B.D）回答对一个2分，两个3分，2题（B）不对没有得分。 【实验步骤】 (一)清点主要仪器（二）测量1.调节仪器①将仪器按照如图4所示安装：将弹簧固定在焦利秤上部的横梁上，在一 个刻有水平线的小平面镜杆下端挂上砝码盘，小平面镜杆穿过固定在立柱上的玻璃管，其上端与弹簧的下端相连， ②调节焦利秤的底脚螺旋，使焦利秤立柱竖直；调节螺旋E 使小平面镜上水平线与玻璃管壁上的水平线重合作为平衡位置，并调节支架让小镜面及其它参于振动的物体竖直。 2.测量弹簧的倔强系数K 2.1利用新型焦利秤（静态法）测定弹簧倔强系数K ①调节实验装置底脚螺丝，使焦利秤立柱垂直（目测）；②将弹簧固定在焦利秤上部悬臂上，旋转悬臂，使挂于弹簧下放的砝码 盘的尖针（1）靠拢游标尺上的小镜； （2）在砝码盘放入10个1g 的砝码，然后依次取出。在三线重合（小钩中的平面镜中有一水平刻线G ，玻璃管上有一水平刻线D ，D 在平面镜中有一像D’，通过转动标尺调节旋钮可将弹簧上下移动，则平面镜同时上下移动。当G 、D 、D’三者重合时称“三线重合”。）时，记录各次标尺读数y1,y2,……y10。（3）作Mi ～Yi 图，验证Mi ～Yi 满足线性关系，并求出斜率，'K 即为弹簧的倔强系数。'/K g K 2.2测量弹簧振子振动周期求弹簧倔强系数（动态法）K （1）用电子秒表测弹簧振子振动50次的时间，然后求得弹簧振子的周期。T （2）用集成开关型霍尔传感器测量弹簧振动周期，求弹簧倔强系数。（3）将集成霍尔开关的三个引脚分别与电源和周期测试仪相接。OUT 接周期测试仪正级，V-接电源负极，并和周期测试仪负级连接，V+接电源正级，见图3；、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。传感器实验报告.doc
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