实验一电阻应变式传感器实验
一．实验目的
1． 熟悉电阻应变式传感器在位移测量中的应用
2． 比较单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥式电阻应变式传感器的灵敏度
3． 比较半导体应变式传感器和金属电阻应变式传感器的灵敏度
4． 通过实验熟悉和了解电阻应变式传感器测量电路的组成及工作原理
二．实验内容
1． 单臂电桥、双臂电桥和双差动全桥组成的位移测量电路，
2． 半导体应变式传感器位移测量电路。
三．实验步骤
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。
如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。
2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。
图（1）
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。
3．接线无误后开启仪器电源，预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。
1． 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起点，向上和向下移动各6mm，测微头每移动1mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。
2． 计算各种情况下测量电路的灵敏度S。
S＝△U／△x
表1 金属箔式电阻式应变片单臂电桥
表2 金属箔式电阻式应变片双臂电桥
表3 半导体应变片双臂电桥
实验二 差动变压器实验
一．实验目的：
了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。
二．实验原理：
差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。其原理及输出特性见图（1）
图（1）
1．变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接，就引出差动输出。其输出电势则反映出被测体的移动量。
2．由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B－H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零。称其为零点残余电压。
3．压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。(观察实验用压电加速度结构)工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、实验所需部件：
差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。
四、实验步骤：
1．按图（2）接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv／格。
2．音频振荡器输出频率5KHZ，输出值VP-P 为1.5V。
3．用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。
4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级输出电压VP-P值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。
5．仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。可以看出它与输入电压的相位差约为π／2，是基频分量。
表1 相敏检波器输入/输出关系
表2 差动变压器位移测量系统的输出特性
实验三 电涡流式传感器实验
一、实验目的：
1.了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
2.通过实验说明不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。
3．通过实验掌握用电涡流传感器测量振幅的原理和方法。
4．了解电涡流传感器在静态测量中的应用。
5．了解电涡流传感器的实际应用。
二、实验电路图及原理：
图(1)
电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
三、实验所需部件：
电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表、三种金属涡流片。
四、实验步骤：
1．按图连线，差动放大器调零，将电涡流传感器对准金属圆盘。
2．旋转测微器旋钮移动振动台，使电涡流传感器与金属片接触，此时涡流变换器的输出电压为零，由此开始向上旋转测微器旋钮，每隔0.5mm用电压表读取变换器的输出电压，将数据填入表1。
3．分别将铜片和铝片代替铁片，重复2的实验结果分别填入表2和表3。
4．将电涡流传感器连支架移到金属转盘上方，调整到其端面距盘面0.5～1.0mm处，注意保持其端面与盘面的平行，不可碰擦。
5．涡流变换器的输出端与数字频率表相连，开启电机，调节转速，则电机转速可由下式得到：电机转速＝频率表显示值/金属转盘等分值×2 （本实验中等分值为4）
五、实验数据及分析:
表1 电涡流传感器对铁片的输出特性
表2 电涡流传感器对铜片的输出特性
表3 电涡流传感器对铝片的输出特性
实验四 热电式传感器――热电偶
一、实验目的：
观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。
二、实验原理：
热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度（一般固定冷端为室温或0℃），则另一端的温度就可知，从而实现温度的测量。CSY系列实验仪中热电偶为铜一康铜（T分度）和镍铬-镍硅（K分度）。
三、实验所需部件：
热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）
四、实验步骤：
1．打开电源，差动放大器增益放100倍，调节调零电位器，使差放输出为零。
2．差动放大器双端输入接入热电偶，打开加热开关，迅速将差动放大器输出调零。
3．随加热器温度上升，观察差动放大器的输出电压的变化，待加热温度不再上升时（达到相对的热稳定状态），记录电压表读数。
4．本仪器上热电偶是由两支铜－康铜热电偶串接而成，（CSY10B型实验仪为一支K分度热电偶），热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。
E（t , to）=E（t , t1）+ E（t1 , to）
实际电动势 测量所得电势 温度修止电动势
式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，to为热电偶参考端温度为0℃，t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜－康铜热电偶分度表，求出加热端温度t。
5.CSY10B型实验仪的K分度热电偶如插入数字式温度表端口，则直接显示℃温度值。
五、注意事项：
因为仪器中差动放大器放大倍数≈100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值。
K分度热电偶
铜―康热电偶分度 （自由端温度0℃）
六．实验结果
测得数据为1.4mv，假定实验室的室温为23摄氏度，查表可得为0.914。则1.4+0.914＝2.314V，查表得温度为56°C
第二篇：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：Eab（t，t0）=Eab（t，tn）+Eab（tn，t0），计算热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势，Eab（t，t0），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。
霍尔式传感器的应用
一、实验目的和要求
了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。
二、实验原理
电子秤原理为霍尔传感器的直流激励特性原理，即霍尔式传感器是由工作在四个方形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电视输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静态位移。通过对电路调节使电路输出的电压值为重量的对应值。
三、实验主要仪器设备
霍尔片、磁路系统、差动放大器、直流稳压电源、电桥、砝码、电压表、主、副电源、振动平台。
四、操作方法与实验步骤
1、开启主、副电源将差动放大器调零，关闭主、副电源。
2、调节测微头脱离平台并远离振动台。
3、按图21接线，开启主、副电源，将系统调零。
图 21
4、差动放大器增益调至最小位置，然后不再改变。
5、在秤重平上放个砝码，填入下表。
6、在平面放一个未知重量之物，记下表头读数。根据实验结果作出V—W曲线，求得未知重量。
五、实验内容及实验数据记录
按电路原理图图21接线，开启主、副电源，将系统调零，根据实验步骤进行操作，在秤重平上放个砝码，记录数据结果如下表：
六、质疑、建议、问题讨论
此次实验让我了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。通过实验操作让人可以跟切实的理解记掌握电子秤的原理，跟霍尔传感器的直流激励特性原理一样，即霍尔式传感器是由工作在四个方形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。如当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电视输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静态位移。几次的实验也让我对一些实验设备的应用能够比较了解了，如霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、电压表，这些都将对我以后的学习、实践应用有很大的帮助！