传感器原理a：实验指导书

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1、实验操作须知１．使用本仪器前，请先熟悉仪器的基本状况，对各传感器激励信号的大小、信号源、显示仪表、位移及振动机构的工作范围做到心中有数，主机面板上的纽子开关都应选择好正确的倒向。２．了解测试系统的基本组成，合适的信号激励源→传感器→处理电路（传感器状态调节机构）→仪表显示（数据采集或图象显示）。３．实验操作时，在用实验连接线接好各系统并确认无误后方可打开电源，各信号源之间严禁用连接线短路，主机与实验模块的直流电源连接线插头与插座连接时尤要注意标志端对准后插入，如开机后发现信号灯、数字表有异常状况，应立即关机，查清原因后再进行实验。４．实验台主机与实验模块的连接线采用了高可靠性的防脱落插座

2、及插头。实验连接线均用灯笼状的插头及配套的插座，接触可靠，防旋防松脱，并可在使用日久断线后重新修复请特别注意：在本型仪器上请勿同时使用旧型号的可锁紧连接线，以免损坏新型连接线及造成插座松动。实验连接线插头为灯笼状簧片结构，插入插孔即能保证接触良好，不须旋转锁紧，使用时应避免摇晃。为延长使用寿命，操作时请捏住插头连接叠插。５．实验指导中的“注意事项”不可忽略。传感器的激励信号不准随意加大，否则可能会造成传感器永久性的损坏。６．本实验仪为教学实验用仪器，而非测量用仪器，各传感器在其工作范围内有一定的线性和精度，但不能保证在整个信号变化范围都是呈线性变化。限于实验条件，有些实验只能做为定性演示

3、（如湿敏、气敏传感器），能完成实验指导书中的实验内容，则整台仪器正常。７．本仪器需防尘，以保证实验接触良好，仪器正常工作环境温度－１０℃～４０℃。-9--9-实验一温度传感器——半导体热敏电阻一．实验目的：１．了解热敏式传感器的工作特性。二．实验原理：热敏电阻是其电阻值随电阻体温度变化而显著变化的半导体电阻，通常可分为正温度系数热敏电阻PTC、负温度系数热敏电阻NTC和临界温度系数热敏电阻CTR三类。PTC、CTR在某些温度范围内，其阻值会产生剧烈变化，因此，往往不能较宽的温度范围进行测量，只适用于恒定温度或限于某些狭窄温度范围的测量。所以，本仪器是负温度系数热敏电阻NTC。图（18）为

4、铂热电阻Pt100与热敏电阻温度曲线的比较。图（１８）NTC具有在工作温度范围内电阻值随温度升高而显著减少的特性，通常由Mn、Co、Ni、Cu等过渡金属氧化物经烧结而成，其电阻值与温度的关系可近似地用以下经验公式表示：RT=RT0*eB(1/T-1/T0)式中：RT、RT0——温度分别为T、T0时的电阻值；B——负温度热敏电阻的材料常数，一般情况下，取2000～6000K。NTC灵敏度高，它的电阻温度系数αT的绝对值要比金属的大1～2个数量级，因此，可以使用低精度的二次仪表；它的稳定性好，在0.01℃的小温差范围内，稳定性可达到0.0002的精度；它的体积小，热敏电阻可根据使用条件制成各

5、种形状，目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达Ф0.2mm；另外它的功耗小，一般热敏电阻的阻值在102～105Ω之间，可不必考虑线路引线电阻带来的影响，不需要冷却端温度补偿，非常适合远距离的测量与控制。三．实验所需部件：-9-MF型热敏电阻、温控电加热器、温度传感器实验模块、数字电压/频率表、温度计（自备）四．实验步骤：图（19）１．观察已置于加热炉顶部的热敏电阻，按图（19）把热敏电阻接入处理电路输入端，温度计置于与传感器同一感温处，处理电路输出电路VO3端接数字表电压表20V档。２．打开主机电源，调节模块上的“Vo3增益”旋钮，使输出电压值尽量大但不饱和。３．开启电加热器开关，设定加热炉温

6、度从40℃逐步升高到100℃，观察随炉温上升输出电压值的变化，（实验时主机温度表上显示的温度值是加热炉的炉内温度，并非是加热炉顶端传感器感受到的温度）。并记录数据填入下表：温度(℃)电压(v)４．做出V-T曲线，观察其工作线性范围。（因为热敏电阻负温度特性呈非线性，所以实验时建议多采几个点）五．注意事项：１．加热器温度一定不能过高，以免损坏传感器的包装。２．热敏电阻感受到的温度与温度计上的温度相同，但并不是加热炉数字表上显示的温度。而且热敏电阻的阻值随温度不同变化较大，故应在温度稳定后记录数据。-9-实验接线直观图实验二光电传感器——光敏电阻暗灯控制一．实验目的；１．了解光敏电阻的工作原

7、理。２．了解光敏电阻的应用。图（２７）图（２９）二．实验原理：-9-由半导体材料制成的光敏电阻如图（29），工作原理基于内光电效应，当掺杂的半导体薄膜受到光照时，其导电率发生变化，不同的材料制成的光敏电阻有不同的光谱特性和时间常数。由于存在非线性，因此光敏电阻一般用在控制电路中，不适用作测量元件。三．实验所需部件：光敏电阻、光纤光电传感器实验模块、数字电压/频率表、示波器四．实验步骤：图（３０）１．观察光敏电阻，分别将光敏电阻置于光