传感技术实验讲义3个

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1、实验一单臂电桥、半桥和全桥的比较实验目的：了解金属箔片式应变片，验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬梁称重传感器、砝码、应变片、F/V表、主、副电源。实验原理与公式：（1）单臂电桥平衡条件：R1R4=R2R3输出电压：灵敏度：（2）半桥平衡条件：R1R4=R2R3输出电压：灵敏度：（3）全桥平衡条件：R1R4=R2R3输出电压：灵敏度：旋钮初始位置：直流稳压电源拨到2V档，F/V表拨到2V档，差动放大器增益旋钮调到最大。实验步骤：（1）了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下两

2、片梁的外表面各贴两片应变片。（2）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；调节差动放大器的增益旋纽到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，然后关闭主、副电源。（3）根据下图，R1、R2、R3为电桥的固定电阻；R4＝Rx为应变片。将稳压电源的切换开关置4v档，F/V表置20v。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，再调节电桥W1（慢慢调）使F/V表显示为零。（4）在传感器的托盘上放上一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值并将

3、这些数值填入下表。表1重量(g)电压(mv)（5）保持放大器增益不变，将固定电阻R3换为与RX(R4)工作状态相反的另一应变片，即取两片受力方向不同的应变片，形成半桥，调节电桥的W1使F/V表显示为零，重复（4）过程同样测得读数，填入表2。表2重量(g)电压(mv)（6）保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成两片受力应变片，组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反的原则即可，否则相互抵消没有输出电压。接成一个直流全桥，调节电桥的W1，同样使F/V表显示为零。重复（4）过程将读出数据填入表3表3重量(g)电压(mv)（7）根据所得结果计算系统的灵敏度S＝

4、,在同一坐标纸上描出V—W曲线，为电压变化量，为相应的重量变化量，并比较三种接法的灵敏度。注意事项：（1）实验仪器中电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一个标记，让学生组桥容易。（2）做此实验时应将低频振荡器、音频振荡器的幅度调至最小，以减小其对直流电桥的影响。（3）实验过程中，直流稳压电源输出不允许大于4V，以防应变片过热损坏。（4）不能用手触及应变片及过度弯曲平行梁，以免应变片损坏。（5）当加入砝码后电压表读数无变化时，一般是少接了两根线，即W1与＋4v的连线，W1与—4v的连线。（6）当F/V表读数比标准值减少一半左右时，一般是直流稳压电源拨到＋2v档位，应拨到＋4v档位

5、。（7）在更换应变片时应将电源关闭。（8）在实验过程中如发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。（9）实验过程中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。（10）接成全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向。（11）实验中用到所需单元时，则该单元上的有关电源开关应闭合，完成实验后应关闭所有开关及输出。思考题：（1）本实验电路对直流稳压电源有何要求？为什么？（2）本实验电路对差动放大器有何要求？为什么？（3）单臂电桥的非线性误差为多少？（4）半桥的非线性误差为多少？（5）全桥的非线性误差为多少？附：r＝1KW1=W2=22KC=300P实验二硅光电池、光敏电阻和热敏电阻实验实验目的：1.了

6、解硅光电池的结构、原理和性能。2.了解光敏电阻的结构、原理和性能。3.了解NTC热敏电阻现象。实验原理：1.在光照作用下，由于元件内部产生的势垒作用，在结合部使光激发的电子—空穴对分离，电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象，称为光伏效应。硅光电池就是利用这种效应制成的光电探测器件。2.入射光子使物质的导电率发生变化的现象，称为光电导现象。硫化镉（Cds）光敏电阻就是利用光电导效应的光电探测器的典型元件。根据制造方法，其光敏面大致可分为单结晶型、烧结型、蒸空镀膜型。3.热敏电阻是一种用半导体制成的敏感元件，它的灵敏度高，电阻温度系数的绝对值比一般金属电阻大10～100倍，在测温领域、

7、温度补偿方面和温度控制方面具有广泛的应用。热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：PTC热敏电阻（正温度系数，即温度升高时电阻值增大）与NTC热敏电阻（负温度系数，即温度升高时电阻值减小）。一般NTC热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中作自动消磁元件。所需单元及部件：硅光电池、光敏电阻、热敏电阻、加热器、可调直流稳压电源、数字F/V表