实验讲义(传感器)

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1、实验一CSY系列传感器系统实验仪的认识一．实验目的1.学习CSY系列传感器系统实验仪的组成及实验项目简介；2.了解常用传感器信号转换及处理电路基本知识；3.复习实验数据处理相关知识。二．原理说明（仪器介绍）除了连接导线和配件外，本实验用到的传感器、测量电路都组装在CSY型传感器系统实验仪上。如图所示，该实验仪分为实验台、激励源与显示、信号处理三大部分。实验仪的组成悬臂梁结构1.实验台部分如图，实验台的左侧装有一副双平行等截面悬臂梁，悬臂梁的自由端装有永久磁铁（置于内部激励线圈中），自由端旁还可安装测微螺旋。装上测微螺旋时，可通过旋转测微螺旋带动自由端产生位移

2、。取走测微螺旋时，可先在自由端放上载物平台，然后通过放置重物使自由端产生位移；也可将低频振荡信号接入“激振Ⅱ”来驱动梁振动。四个金属箔式应变片、两个半导体应变片和两个金属箔式补偿片分别粘贴在上梁的上表面和下梁的下表面，其接线孔位于信号处理电路部分的左上角，如图15。此外，悬臂梁上还装有本实验用不到的热电偶、热敏式、PN结、压电式传感器以及电热式加热器。实验台的右侧也是一副悬臂梁，只不过它安装于机箱内，外部只能看到置于悬臂梁自由端上的振动平台（其下安装的永久磁铁置于内部激励线圈中）。装上测微螺旋时，可通过旋转测微螺旋带动平台产生位移。取走测微螺旋时，可将重物放

3、在振动平台上使平台产生位移；也可将低频振荡信号接入“激振I”来驱动平台振动。在平台的周围依次排列着电感式、电容式、磁电式、霍耳式、电涡流式/光纤等传感器，它们的位置可以通过安装螺丝来调整。2.激励源及显示部分这部分包括直流稳压电源、低频信号发生器、音频信号发生器、数字电压/频率两用表、指针式毫伏表。本次实验将用到：①直流稳压电源直流稳压电源可以输出±2V、±4V、±6V、±8V、±10V和±15V的电压。±2V、±4V、±6V、±8V或±10V可用于各类传感器的测量电路，输出电压的高低由面板上的选择开关来调节；按下实验仪的电源开关后，立即有电压输出。±15V

4、用于向电热式加热器和仪器内部处理电路供电；±15V的控制开关位于信号处理部分的左下角。改变测量电路时，必须先关上±15V的控制开关。②数字电压/频率两用表实验仪的面板上有一个3位半的数字电压／频率两用表，量程分别是2V、20V和2KHz、20KHz，可根据待测量的类型和大小由面板上的转换开关来选择。测量时，只有最高位显示“1”表示待测量超过所选量程。3.信号处理部分信号处理部分的上边一排是各类传感器的接线插孔，下边一排是不同传感器信号的处理电路。本次实验将用到：①电桥电路信号处理部分的电桥电路如下图所示，其中精密电阻R1=R2=R3=350Ω（等于金属箔式应

5、变片的初始电阻），可根据需要接入电路。精密线绕电位器WD=WA=22KΩ，WD与1KΩ的电阻r构成电桥的直流平衡调节网络，WA与3000PF的电容C构成电桥的交流平衡调节网络。虚线是桥路构成示意图，虚线电阻在系统内部并不存在。②差动运算放大器（简称差放）差放是由集成运算放大器组成的增益可调的交直流放大器，可用于将各类传感器输出的微弱信号放大，放大倍数约1～100。差放的接线面板如图，其中精密线绕电位器W1（=10KΩ）为零点调节电位器，W2（=510KΩ）为增益调节电位器。测量时，必须先将差放的两个输入端同时接地进行调零。三、实验设备CSY型传感器系统实验仪

6、、导线及附件。四、实验内容学习并熟悉实验台的使用。五．实验注意事项测试中若无法提取信号，请认真信号通道是否连接正确。六．预习思考题1.复习《模拟电子技术》课程中关于差动放大电路的相关知识；2.复习《电子测量》课程中关于电平转换电路的相关知识；3.复习《大学物理》课程中关于实验数据处理相关知识；七．实验报告测得某压力传感器的一组输入输出数据如下：（20分）X0.92.52.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度提示：设,则有实验二电阻应变传感器实验一．实验目的1.了解电阻应变传感器的工作和组成原理，

7、比较单臂、半桥及全桥应变式传感器工作情况，了解影响应变片精度的原因及消除方法；2.学习非平衡电桥的测量原理；3.测试电阻应变片等几种传感器的特性曲线。二．原理说明1.电阻应变传感器的组成电阻应变传感器是目前国内外应用较为普遍的一类传感器，它具有结构简单、体积小、精度高、线性好、灵敏度高、测量范围广等特点。电阻应变传感器一般由电阻应变片、弹性敏感元件、测量电路和壳体四个部分组成。2.电阻应变片的工作原理电阻应变片是基于金属或半导体材料的电阻应变效应（金属或半导体材料受到外力作用发生机械形变时其电阻值将发生改变）而工作的。由电阻定律可知，长为L、横截面积为S、电

8、阻率为ρ的电阻的阻值R为：（1）图1电阻在外力作用下