传感器与检测技术课堂实训-实验一
实验一：温度传感器动态特性的测试
一、实验目的
1、了解温度传感器时域特性；
2、掌握温度传感器时间常数的测量方法。
三、实验原理、方法和手段
1、热电偶测量温度的基本原理
热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B两种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果两连接点温度（7, To）不同，那么在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B两种不同的金属材料一端焊接而成。A和3称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端（接引线）处在温度称为自由端或参考端，也称冷端。T与To的温差愈大,热电偶的输出电动势愈大；温差为0℃时, 热电偶的输出电动势为0V；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成假设干分度号，如常用的K（银格. 银硅或锲铝）、E （锲铭-康铜）、7（铜-康铜）等等，并且有相应的分度（见附录）表即参考端温度为0C时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度。
2、温度传感器动态特性参数的测定
阶跃响应法是以阶跃信号作为温度传感器的输入，通过对温度传感器输出响应的测试，从中计算出其动态特性参数。
对于温度传感器，时间常数「是唯一表征其动态特性的参数。求取「有很多方法，常用的是对温度传感器施加一阶跃信号，然后求取系统到达最终稳定值的63.2%所需时间作为系统的时间常数人这一方法的缺点是不精确，因为它受到起始时间点不能够确定的影响，而且也不能够确切地确定被测系统一定是一个温度传感器，另外它未涉及响应的全过程。为获得较高精度的测试结果，根据表1-1中所列的公式，温度传感器的阶跃响应函数为阳=一;（1.1）
_/
改写后得（1-2）
定义Z = --
工（1-3）
式中Z = In [1（1_4）
Z = --
式（1・3）说明Z和时间，成线性关系，并且有「，如图1-1所示。因此可以根据测得的Z值，做出Z-t曲线，并根据t值获得时间常数『，这种方法
四、实验器件与设备
温度调节仪、温度源、PtlOO热电阻（温度源温度控制传感器）、K热电偶（温度特性实验传感潜）、传感器实验平台、计算机、数据采集模块、虚拟仪密软件。
五、实验任务及要求
1.、构建一个温度传感器时间常数「测量系统，测温度传感器响应曲线，根据响应曲线求出
2、具体要求如下：
1）说明放大倍数K确实定；
2）说明信号处理电路的设计；
3）说明实验数据处理的方法。
六、实验报告要求
1、画出测量系统框图，说明测量原理；
2、说明测试系统的设计；
3、根据温度传感器阶跃响应特性曲线，求出系统的时间常数，
传感器与检测技术实验
《传感器与检测技术》实验 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： △R/R=K/ε 式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数。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，通过它转换被测部位受力状态的变化。电桥的作用是将应变电阻变化转换成电压的比例变化，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 O1=ε/4。 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（主控台上电压表）、±1 5V电源、±4 V电源、万用表。 四、实验步骤： 1、检查应变传感器的安装 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R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝初始阻值为50Ω左右。 2、差动放大器的调零 图1 -1应变式传感器安装示意图 首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大。然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。（注意：Rw4的位置一旦确定，一般不作改变，一直到做完实验为止）
传感器与检测技术教案NO1
图1-2 霍尔效应 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图 图1-3 霍尔元件 霍尔原件的性能参数 额定激励电流
图1-6霍尔开关 霍尔传感器的应用 霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点， 有功功率及电能参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 图1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2)霍尔式转速传感器 图1-8 所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3)霍尔计数装置 图1-9 所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器时，传感器可输出峰值20 mV 的脉冲电压，该电压经运算放大器(μA741)放大后，驱动半导体三极管VT(2N5812)工作，输出端便可接计数器进行计数，并由显示器显示检测数值。
图1-9 霍尔计数装置 二、光电效应型接近开关 光电效应 光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象统称为光电效1-10所示。 图1-10 光电效应 光电管 光电管的典型结构如图1-11 所示。 图1-11 光电管的典型结构 电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，顾名思义是把微弱光信号转变成电信号且进行放大的器件，光电倍增管的典型结构和工作原理如图1-14所示。
图1-14 光电倍增管的典型结构和工作原理 4.光敏电阻 光敏电阻是一种基于光电效应制成的光电器件，光敏电阻没有极性，相当于一个电阻器件。光敏电阻的测量原理如图1-16 所示。 图1-16 光敏电阻的测量原理 光电二极管和光电三极管 光敏二极管的结构与一般的二极管相似，其 PN 结对光敏感。 上面有一个透镜制成的窗口，以便使光线集中在 PN 结上。光敏二极管是基于半导体光生伏特效应的原理制成的光电器件。光敏二极管的结构和工作原理如图 图1-18 光敏二极管的结构和工作原理 光电耦合器件 光电耦合器 光电耦合器的发光和接收元件都封装在一个外壳内，一般有金属封装和塑料封装两种。 图1-21 光电耦合器常见的组合形式 2）光电开关 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反
传感器与检测技术实验报告
热电偶原理及现象 一、实验目的和要求 1、观察了解热电偶的结构 2、熟悉热电偶的工作特性 3、学会查阅热电偶分度表 二、实验原理 两种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常两种不同金属的这种组合成为热电偶。 三、实验主要仪器设备 1、+15V不可调直流稳压电源 2、差动放大器 3、电压表 4、电热器 5、水银温度计（自备） 6、主、副电源 四、操作方法与实验步骤 1、了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜-康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，两个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。 2、按图4接线，开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，记录下自备温度计的室温（此时的温度为零端温度）。
3、将+15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加热时间不要超过2分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。 4、用自备的温度计测出上梁表面热电偶的温度t并记录下来 5、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：E ab （t，t ）=E ab （t，t n ）+E ab （t n ，t ），计算热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势，E ab （t，t ），根据计 算结果，查分度表得到温度t。 6、热电偶测得温度值与自备温度计测得的温度值相比较（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶，并非标准热电偶，只要了解热电势现象）。 7、实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器+15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去+15V电源连接线），其他旋钮置原始位置。 五、实验内容及实验数据记录根据电路原理图图4接好电源电路，开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，将+15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加热时间不要超过2分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。 实验数据为：E=-0.14 六、质疑、建议、问题讨论 通过此次试验，我认识到了许多以前未曾了解的知识，积累了蛮多宝贵的经验！实验中我仔细观察了热电偶的结构，对其有了比较具体的了解，同时，此次试验让我熟悉热电偶的工作特性，这对我以后应用于此相关的知识有很大的帮助！还有就是实验中我学会查阅热电偶分度表，也体会到了、知道了两种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常两种不同金属的这种组合成为热电偶，这些预习中的理论原理。
(完整版)传感器与检测技术-教案
第一章引言 ➢教学要求 1．掌握传感器的基本概念。 2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。 3．掌握传感器的静态性能和动态性能。 4．了解传感器的课程性质和课程任务。 5．了解传感器的分类和发展趋势。 ➢教学内容 1.1 传感器的发展和作用 了解。 1.2 什么是传感器 传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。 1.3 传感器的分类 1．根据被测物理量分类 速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 2．按工作原理分类 应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。 3．按能量的传递方式分类
有源的和无源的传感器。 1.4 传感器的性能和评价 1.4.1传感器的静态特性 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。通常用来描述静态特性的指标有：测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。 • 稳定性 传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。 •灵敏度 传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。用公式表示为： • 灵敏阈与分辨力 灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。•迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中——输入特性曲线不
传感器与检测技术实验报告
西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：自动检测及自动化仪表实验室实验时间：年月日 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； 4．比较金属应变片与半导体应变片的各种的特点。 二、实验原理 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 三、实验设备、仪器及材料 直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码）、电压表。 四、实验步骤（按照实际操作过程） 1．调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化，调零后关闭仪器电源。 2．按图将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和W D为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为金属箔式应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。
3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。调整电桥W D 电位器，使测试系统输出为零。 4．旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点，向上和向下移动各5mm ，测微头每移动0.5mm 记录一个差动放大器输出电压值，并列表。 5．直流半桥：保持差动放大器增益不变，将R2换成与应变片R 工作状态相反的另一金属箔式应变片，（若R 拉伸，换上去的应为压缩片）形成半桥。重复单臂电桥的步骤； 6．直流全桥：保持差动放大器增益不变，将R1换成与应变片R 工作状态相反的另一金属箔式应变片，（若R 拉伸，换上去的应为压缩片），将 R3换成与应变片R 工作状态相同的另一金属箔式应变片，形成全桥。重复单臂电桥的步骤。 五、实验过程记录(数据、图表、计算等) ＋ －图 单臂电桥测试原理图
传感器与检测技术试验报告
“传感器与检测技术”实验报告 学号：************ 姓名：*** 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、土15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码；41位数显万用表（自备）。 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350Q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。
《传感器与检测技术》全套教案
教学 目标 知识目标：掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性及使用方法，掌握应用接近开关进行工业技术检测的方法 能力目标：对不同接近开关进行敏感性检测，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。 素质目标： 教学 重点 接近开关的应用 教学 难点 接近开关的基本工作原理 教学 手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学 学时 10 教学内容与教学过程设计注释 项目一开关量检测 〖理论学习〗 任务一认识接近开关 一、霍尔效应型接近开关 1.霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。如图1-2所示， 把N型半导体薄片放在磁场中，通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应（从a点至b点），那 么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流方向相反的方向运动。 图1-2 霍尔效应 2.霍尔元件 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图1-3所示。 图1-3 霍尔元件 讲解霍尔效应基 本原理，及霍尔电 动势。
3. 霍尔原件的性能参数 1)额定激励电流 2)灵敏度KH 3)输入电阻和输出电阻 4)不等位电动势和不等位电阻 5)寄生直流电动势 6)霍尔电动势温度系数 4.霍尔开关 霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 图1-6霍尔开关 5.霍尔传感器的应用 1)霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点，它不仅用于磁感应强度、有功功率及电能参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 图1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2)霍尔式转速传感器 图1-8 所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3)霍尔计数装置 图1-9 所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器时，传感器可输出峰值20 mV 的脉冲电压，该电压经运算放大器(μA741)放大后，驱动半导了解霍尔传感器的应用。
传感器与检测技术课堂实训-实验一
实验一：温度传感器动态特性的测试 一、实验目的 1、了解温度传感器时域特性； 2、掌握温度传感器时间常数的测量方法。 三、实验原理、方法和手段 1、热电偶测量温度的基本原理 热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B两种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果两连接点温度（7, To）不同，那么在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B两种不同的金属材料一端焊接而成。A和3称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端（接引线）处在温度称为自由端或参考端，也称冷端。T与To的温差愈大,热电偶的输出电动势愈大；温差为0℃时, 热电偶的输出电动势为0V；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成假设干分度号，如常用的K（银格. 银硅或锲铝）、E （锲铭-康铜）、7（铜-康铜）等等，并且有相应的分度（见附录）表即参考端温度为0C时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度。 2、温度传感器动态特性参数的测定 阶跃响应法是以阶跃信号作为温度传感器的输入，通过对温度传感器输出响应的测试，从中计算出其动态特性参数。 对于温度传感器，时间常数「是唯一表征其动态特性的参数。求取「有很多方法，常用的是对温度传感器施加一阶跃信号，然后求取系统到达最终稳定值的63.2%所需时间作为系统的时间常数人这一方法的缺点是不精确，因为它受到起始时间点不能够确定的影响，而且也不能够确切地确定被测系统一定是一个温度传感器，另外它未涉及响应的全过程。为获得较高精度的测试结果，根据表1-1中所列的公式，温度传感器的阶跃响应函数为阳=一;（1.1） _/ 改写后得（1-2） 定义Z = -- 工（1-3） 式中Z = In [1（1_4） Z = -- 式（1・3）说明Z和时间，成线性关系，并且有「，如图1-1所示。因此可以根据测得的Z值，做出Z-t曲线，并根据t值获得时间常数『，这种方法
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告 前言：位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。 一、电容式传感器 1、传感器照片（luoshida-m30）
2、应用场景 管件材质：ABS塑料 安装方式：齐平/非齐平 检测距离：2-20mm/2-30mm可调节 工作电压：10-40VDC 输出方式：NPN/PNP NO/NC/NO+NC 连接方式：2M PVC线缆 3、测量原理 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由於它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的物件，不限於导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 4、比较 优点：温度稳定性好，结构简单，适应性强，动态响应好，可以实现非接触测量，具有平均效应：缺点：输出阻抗高，负载能力差，寄生电容影响大，输出特性非线性
二、霍尔式位移传感器 1、传感器照片（MIRAN-WOA-C-R角度位移） 2、应用场景 供电电压24V DC，输出信号有4-20MA、0-5V、0-10V等 3、测量原理 如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效;唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。 4、比较 优点：无接触、无噪音、高灵敏度、高重复性、长寿命、高频响应特
国家开放大学-传感器与测试技术实验报告 实验
1.1系统组成框图 系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。处理器采用AT89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。本课题采用的是以8051系列的AT89C51单片机为核心开发的霍尔传感器测转速的系统。系统硬件原理框图如图1所示： 1.2系统工作原理 转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。其单位为r／min。由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机AT89C51的计数器T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号。其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。控1.2系统工作原理 转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。其单位为r／min。由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机AT89C51的计数器T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号。其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。控霍尔电压大小为： 式中：RH—霍尔常数，d—元件厚度，B—磁感应强度，I—控制电流 K H为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T)，它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B反向时，霍尔电动势也反向。图2为霍耳元件的原理结构图。
《传感器与检测技术》温度测量实验报告
《传感器与检测技术》温度测量实验报告 课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型 实验项目名称：温度测量 一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。 二、基本原理：热电偶测温原理是利用热电效应。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。冷热端温差越大，热电偶的输出电动势就越大，因此可以用热电动势大小衡量温度的大小。常见的热电偶有 K（镍铬-镍硅或镍铝）、E（镍铬-康铜）等，并且有相应的分度表即参考端温度为 0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表，可以通过测量热电偶输出的热电动势再查分度表得到相应的温度值。热电偶分度表是定义在热电偶的参考端为 0℃时热电偶输出的热电动势与热电偶测量端温度值的对应关系。热电偶测温时要对参考端进行补偿，计算公式：E(t,to)=E(t,to′）+E（to′，to）式中：E(t，to）是热电偶测量端温度为 t，参考端温度 to=0℃时的热电动势值； E（t，to′）是热电偶测量温度 t，参考端温度为 to′不等于 0℃的热电动势； E
（to′，to）是热电偶测量端温度为 to′，参考端温度为 to=0℃的热电动势。 三、需用器件与单元：K 型、E 型热电偶、温度测量控制仪、温度源、差动放大器、电压表、直流稳压电源+15V。 四、实验步骤： 1、将温控表上的“加热”和“冷却”拨到内控，将 K、E 热电偶插到温度源的插孔中，K 型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。然后将温度源的航空插头插入实验箱侧面的航空插头，将实验箱的+15V 电压、地接到温度源的 2-24V 上，将实验箱的多功能控制器 D0 两端接到温度源的风机电源 Di 上。 2、首先将差动放大器的输入端短接并接到地，然后将放大倍数顺时针旋转到底，调节调零电位器使输出电压为零。去掉输入端的短接线，将 E 型热电偶的自由端与差动放大器的输入端相接（红色接正，蓝色接负），同时 E 型热电偶的蓝色接线端子接地。 3、开启电源，观察温控表的温度值 to′并记录（室温），调节调零电位器使输 出电压为零。 4、调节温度仪表的温度值 T=40℃，等温度稳定后记录电压值。 5、重新设定温度值为 40℃+n△t,建议△t=5℃,n=1……7，每隔 1n 读出数显
传感器与检测技术实验指导书
传感器与检测技术 实验指导书 山东建筑大学信息与电气工程学院 第一章实验仪说明 一、SET-N型传感器实验仪简介： 实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。 1传感器安装台部分：装有双平行振动梁（梁上可增加动态应变式传感器、激振线圈、半导体扩散硅压阻式压力传感器、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线孔（①3.5雨孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、差动变压器传感器线圈、电容传感器静片、磁电式传感器线圈、测微头及支架、振动圆盘（上有圆盘磁钢、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器可动磁芯、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动磁钢、应变式传感器（电子秤、温度传感器安装盒（加热器、热电偶、PN结、热敏电阻、压电传感器、光电开关、扩展区（可安装气敏传感器、湿敏元件、热释电传感器、硅光电池、光敏电阻元件、光敏二极管、光敏三极管，具体安装部位参看附录三。 备注:SET系列传感器实验仪的传感器数量可根据需方要求增减。 2显示及激励源部分：主电源、激振开关、直流稳压稳压电源（±5V、5V、可调电流源、电机控制单元、可调直流稳压电源（±V - ±0V分5档调节、音频振荡器、低频振荡器、F/V（频率/电压数字表2V、20V、2K、20K。 3单元面板上的符号含意是：所有传感器的引线都从内部已引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号按符号从这个单元插孔引线。
4处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容变换放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。 SET实验仪上配上一台双线（双踪通用示波器可做几十种实验.教师也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。 二、注意事项： 使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。仪器下部面板左下角处的开关为控制处理电路±5V的工作电源，进行实验时请勿关掉，为保证仪器正常工作，严禁±5V电源间的相互短路，建议平时将此两输出插口封住。 仪器装有RS232/USB接口,信号采集前请正确设置端口，否则计算机将收不到信号。仪器工作时需要良好的接地，以减小干扰信号,应尽量远离电磁干扰源。 实验时请注意实验指导书中的实验内容后的注意事项”要在确认接线无误的 情况下 再开启电源，要尽量避免电源短路情况的发生，实验工作台上各传感器部分如位置不太正确可松动调节螺丝稍作调整，用手按下振动梁再松手，各部分能随梁上下振动而无碰擦为宜。 本实验仪器需防尘，以保证实验接触良好，仪器正常工作温度O C -40C 本仪器是实验性仪器各电路完成的实验主要目的是对各传感器测试电路做定性的验证，而非工业应用型的传感器定量测试。 第二章实验指导 实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥 一、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
机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书
机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书 机械工程测试技术实验指导书 ——传感器与检测技术 罗烈雷编 机械工程系
机械工程测试技术实验指导书 ——传感器与检测技术 一、测试技术实验的地位和作用 《传感器与检测技术》课程，在高等理工科院校机械类各专业的教学打算中，是一门重要的专业基础课，而实验课是完成本课程教学的重要环节。其要紧任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的明白得，把握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习爱好。其目的是使学生把握非电量检测的差不多方法和选用传感器的原则，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。 二、应达到的实验能力标准 1、通过应变式传感器实验，把握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。 2、通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，把握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。 3、通过电涡流式传感器的静态标定和被测体材料对电涡流式传感器特性的阻碍实验，把握理论课上所讲授的电涡流式传感器的原理及工作性能，验证不同性质被测体材料对电涡流式传感器性能的阻碍。 4、通过差动面积式电容传感器的静态及动态特性测试，了解差动面积式电容传感器的工作原理及其特性。 5、通过磁电感应式传感器的性能和霍尔式传感器直流静态位移特性的测试方法，把握磁电感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。 6、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的阻碍实验，把握压电式传感器的原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的阻碍，了解电荷放大器的原理和使用方法。 7、通过光敏三极管和光敏电阻的性能测试，把握光电传感器的原理与应用方法。 8、热电偶和热敏电阻的性能测试的方法，把握热电偶的原理和 NTC 热敏电阻的工作原理和使用方法，并对传感器灵敏度线性度进行分析。 9、通过差动放大器和低通滤波器设计和测试，把握差动放大器和滤波器的设计方法和性能测试方法。
传感器与检测技术心得实验
传感器与检测技术心得实验 传感器与检测技术心得实验1 在做测试技术的实验前，我以为不会难做，就像以前做物理实验一样，做完实验，然后两下子就将实验报告做完。直到做完测试实验时，我才知道其实并不容易做，但学到的知识与难度成正比，使我受益匪浅。 在做实验前，一定要将课本上的知识吃透，因为这是做实验的基础，否则，在老师讲解时就会听不懂，这将使你在做实验时的难度加大，浪费做实验的宝贵时间。比如做应变片的实验，你要清楚电桥的各种接法，如果你不清楚，在做实验时才去摸索，这将使你极大地浪费时间，使你事倍功半。 做实验时，一定要亲力亲为，务必要将每个步骤，每个细节弄清楚，弄明白，实验后，还要复习，思考，这样，你的印象才深刻，记得才牢固，否则，过后不久你就会忘得一干二净，这还不如不做。做实验时，老师还会根据自己的亲身体会，将一些课本上没有的知识教给我们，拓宽我们的眼界，使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛。
通过这次测试技术的实验，使我学到了不少实用的知识，更重要的是，做实验的过程，思考问题的方法，这与做其他的实验是通用的，真正使我们受益匪浅。 传感器与检测技术心得实验2 学了一学期的传感器，在最后期末的时候我们也参加了传感器这一学科的实训，收获还是颇多。 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试 实验后,才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使 我们受益匪浅.做实验时,最重要的是一定要亲力亲为,务必要将 每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,这样,也会有事半功倍的效果。 实验就是使我们加深理解所学基础知识，掌握各类典型传感器、记录仪器的基本原理和适用范围;具有测试系统的选择及应用能力;具有实验数据处理和误差分析能力;得到基本实验技能的训练与分析能力的训练，使我们初步掌握测试技术的基本方法，具有初步独立进行机械工程测试的能力，对各门知识得到融会贯通的认识和掌握，加深对理论知识的理解。更重要的是能够提高我们的动手能力。 这次实习的却让我加深了对各种传感器的了解和它们各自的原理，而且还培养我们分析和解决实际问题的能力。
传感器与检测技术实验心得
传感器与检测技术实验心得 传感器与检测技术实验心得1 在做测试技术的实验前，我以为不会难做，就像以前做物理实验一样，做完实验，然后两下子就将实验报告做完。直到做完测试实验时，我才知道其实并不容易做，但学到的知识与难度成正比，使我受益匪浅。 在做实验前，一定要将课本上的知识吃透，因为这是做实验的基础，否则，在老师讲解时就会听不懂，这将使你在做实验时的难度加大，浪费做实验的宝贵时间。比如做应变片的实验，你要清楚电桥的各种接法，如果你不清楚，在做实验时才去摸索，这将使你极大地浪费时间，使你事倍功半。 做实验时，一定要亲力亲为，务必要将每个步骤，每个细节弄清楚，弄明白，实验后，还要复习，思考，这样，你的印象才深刻，记得才牢固，否则，过后不久你就会忘得一干二净，这还不如不做。做实验时，老师还会根据自己的亲身体会，将一些课本上没有的知识教给我们，拓宽我们的眼界，使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛。 通过这次测试技术的实验，使我学到了不少实用的知识，更重要的是，做实验的过程，思考问题的方法，这与做其他的实验是通用的，真正使我们受益匪浅。 传感器与检测技术实验心得2 学了一学期的传感器，在最后期末的时候我们也参加了传感器这一学科的实训，收获还是颇多。 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做
物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验后,才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我们受益匪浅.做实验时,最重要的是一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,这样,也会有事半功倍的效果。 实验就是使我们加深理解所学基础知识，掌握各类典型传感器、记录仪器的基本原理和适用范围;具有测试系统的选择及应用能力;具有实验数据处理和误差分析能力;得到基本实验技能的训练与分析能力的训练，使我们初步掌握测试技术的基本方法，具有初步独立进行机械工程测试的能力，对各门知识得到融会贯通的认识和掌握，加深对理论知识的理解。更重要的是能够提高我们的动手能力。 这次实习的却让我加深了对各种传感器的了解和它们各自的原理，而且还培养我们分析和解决实际问题的能力。 在做实验的时候，连接电路是必须有的程序，也是最重要的，而连接电路时最重要的就是细心。我们俩最开始做实验的时候，并没有多注意，还是比较细心，但当我们把电路连接好通电后发现我们并不能得到数据，不管怎么调节都不对，后来才知道是我们电路连接错了，然后我们心里也难免有点失落，因为毕竟是辛辛苦苦连了这么久的电路居然是错了，最后我们就只有在认真检查一次，看错啊你处在哪里。有了这次的经验下次就更加细心了。
传感器检测技术实验报告
《传感器与检测技术》 实验报告 姓名：学号： 院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员： 评定成绩：审阅教师：
传感器第一次实验 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及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形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 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，通过它反映被测部位受力状态的变化。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 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=∆为电阻丝长度相对变化。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。 4. 应变片单臂电桥实验。 测得数据如下，并且使用Matlab 的cftool 工具箱画出实验点的线性拟合曲线：
由matlab 拟合结果得到，其相关系数为0.9998，拟合度很好，说明输出电压与应变计上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。 系统灵敏度S =ΔU ΔW =0.0535V /Kg (即直线斜率)，非线性误差= Δm yFS =0.08 10.7×100%=0.75% 五、思考题 单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。 答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 了解全桥测量电路的优点 二、基本原理 全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压 3o U EK 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都得到了改善。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1.根据接线示意图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 050 100150200 x y
《传感器与检测技术》实训课教案1012
南京交通科技学校 20 20 ～20 21学年上学期 实 训 教 案 课程名称：传感器技术与应用 授课教师：杨洁
实训课安排（课题操作教学安排）
则有∑R＝2⊿R/R；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，∑R＝4⊿R/R。 已知单臂、半桥和全桥电路的∑R分别为⊿R1/Rl、⊿R2/R2、⊿R3/R3、⊿R4/R4。根据戴维南定理可以得出测试电桥近似等于1/4·E·∑·∑R，电桥灵敏度Ku=V/⊿R/R，于是对于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为l/4E、l/2E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥的灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，灵敏度高，性能稳定，四个特性相同的应变片贴在如图所示位置，弹性体的结构决定了Rl和R3、R2和R4的受力方向分别相同，因此将它们串接就形成差动电桥。(弹性体中间上下两片为温度补偿片) 当弹性体受力时，根据电桥的加减特性其输出电压为： （二）实验步骤： 1、金属箔式应变计性能测试—应变电桥 （1）连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置(顺时针方向旋到底)，差动放大器“+”“－”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。 （2）观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图将所需实验部件连接成测试桥路，图中Rl、R2、R3分别为模块上的固定标准电阻，R为应变计(可任选上梁或下梁中的一个工作片)，图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。
传感器与检测技术教案
0 传感器的概念 当前，计算机应用技术、通讯技术和传感器可以说是电子信息技术的三大主要组成部分。其中计算机和通讯技术的发展相当迅速，而传感器的发展有些滞后，而实际上信息科学中的四大环节——信息捕获、提取、传输和处理中，信息捕获技术是信息科学最前端的一个“阵地”和手段，而信息捕获的主要工具就是传感器。因此，我国和全世界都视传感技术为现代信息技术的关键技术之一。目前已研制出许多新型的传感器，但在各个学科领域中特别是现代高新工程技术中对信息测量的准确度的要求越来越高，需要获取的信息量也越来越多，从而对传感器技术提出了更高的要求。 一、传感器的定义和组成 1、定义 传感器是将各种非电量（包括物理、化学、生物量）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。 如果将计算机比喻为人的大脑，传感器就可以比喻为人的感觉器官。传感器与人的感官一一对应，能够把自然界的各种物理量和化学量等精确地变换为电信号，再经电子电路或计算机处理，从而对这些量进行监控。举例来说：光敏传感器相当于人的眼（视觉），频敏传感器相当于人耳（听觉），相当于人皮肤（触觉）的是力敏传感器和温敏传感器，相当于人鼻子（嗅觉）的是气敏传感器，相当于人舌头（味觉）的是味觉传感器等，除此之外还有很多其他的传感器。 2、组成
敏感元件：在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有手段直接变换为电量，往往是将非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非 电量然后变换为电量，如：应变丝，应变片，电容等。 转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器件，如：热电偶，压电晶体等。 测量元件：将转换元件输出的电量变为便于显示、记录、控制和处理的有用信号的电路。 二、传感器的作用和分类 1、传感器的作用 （1）信息的收集 科学研究中计量测试、产品制造与销售中所需要的计量等都要测量才能获得准确的定量数据。对某种特定的，需要检测目标物的存在状态，并把其 状态信息转换为数据，对系统或装置的运行状态进行监测，发现异常时发出 告警信号并启动保护电路，这样可以对系统或装置进行安全管理。 另外判断产品是否合格或人体各部位的异常诊断等都需由传感器完成。 （2）信息数据的转换 把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸或胶片上的信号数据转换成计算机、传感器能够处理的信号数据，或读出记录在各种媒介体上的 信息并进行转换。例如：磁盘与光盘的信息读出磁头就是一种传感器。 （3）控制信息的采集 对控制系统的某种状态的信息进行检测，并由此控制系统的状态或跟踪系统变化的目标值。 2、传感器的分类
传感器与检测技术课教案
传感器与检测技术课教案 传感器与检测技术教案 章节：课题一检测技术的基本知识（一）第一节测量技术概论 第二节测量数据的估算和处理
教学任务：使学生了解检测技术的含义，检测技术的发展方向。 掌握测量误差的概念和通过误差要求如何选择测量装 置的精度等级。掌握测量误差的处理方法和测量数据 的处理方法。 重点及难点：根据误差要求合理选择检测装置的精度等级 测量数据的处理方法 教学内容提要：1、检测技术的含义、作用和地位； 2、检测系统的组成； 3、误差的基本概念和仪表的精度等级 4、随机误差和系统误差的处理方法 5、测量数据的处理方法 复习思考题、作业： 课后小结： 传感器与检测技术教案 章节：课题一检测技术的基本知识（二） 第三节传感器的组成和分类 第四节传感器的基本特性
教学任务：使学生了解传感器的定义、传感器的组成—三部分： 敏感元件、传感元件和检测线路以及传感器的分类方 法。掌握传感器的静态特性—线性度、灵敏度、回程 误差、测量范围与量程和精度等级等的基本概念，了 解传感器的动态特性的分析方法。 重点及难点：灵敏度的概念、灵敏度与量程、稳定性的关系 多环节系统的灵敏度& 传感器的组成 教学内容提要：1、传感器的组成：敏感元件、传感元件、检 测线路及其作用 2、传感器的分类：从输出的角度分、从输入 的角度分 3、传感器的静态特性 4、传感器的动态特性的分析方法 复习思考题、作业： 课后小结： 传感器与检测技术教案 年月日星期 章节：课题二电阻式传感器（一） 第一节电阻应变式传感器
教学任务：掌握电阻应变效应、电阻应变片的工作原理；电阻 应变片的分类及其特点；电阻应变片的检测线路－桥 路的三种形式。了解检测线路的补偿方法。了解电阻 应变式传感器的应用。实验验证三种桥路的灵敏度。 重点及难点：电阻应变效应& 应变片的分类及其特点 应变式传感器的检测线路& 补偿方法。 教学内容提要： 1、电阻应变效应和电阻应变式传感器的类型及特点 2、电阻应变片及检测线路—桥路 3、检测线路的零点补偿和温度补偿 4、电阻应变式传感器的应用 复习思考题、作业： 课后小结： 传感器与检测技术教案 年月日星期 章节：课题二电阻式传感器(二) 第二节固态压阻式传感器 第三节热电阻式传感器