传感器原理及应用(实验报告)

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1、传感器原理及应用实验者：马志洪，合作者：王宇炜2010年5月12日（中山大学理工学院，光信息科学与技术专业2008级3班，学号08323067）【实验目的】1．了解传感器的工作原理。2，掌握声音、电压等传感器的使用方法。3．用基于传感器的计算机数据采集系统研究电热丝的加热效率。【实验仪器】PASCO公司750传感器接口1台，温度传感器1只，电流传感器1只，电压传感器1只，声音传感器1只，功率放大器1台，电阻1只(1k)，电容1只（非电解电容，参数不限），二极管1只（非稳压二极管，参数不限），导线若干。【安全注意事项】1、插拔传感器的时候需沿轴向平稳插拔，禁止上下

2、或左右摇动插头，否则易损坏750接口。2、严禁将电流传感器（Currentsensor）两端口直接接到750接口或功率放大器的信号输出端，使用时必须串联300欧姆以上的电阻。由于电流传感器的内阻很小，直接接信号输出端则电流很大，极易损坏。3、测量二极管特性时必须串联电阻，因为二极管的正向导通电压小于1V，不串联电阻则电流很大，容易烧毁，也易损坏电流传感器。【原理概述】传感器(sensor或transducer)有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器，是指那些对被测的某一物理量、化学量或生物量的信息具有感受与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出

3、信号的元器件或装置。为了与现代电子技术结合在一起，通常都转换为电信号，特别是电压信号，从而将各种理化量的测量简化为统一的电压测量，易于进一步利用计算机实现各种理化量的自动测量、处理和自动控制。现在，传感技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一，与信息技术、计算机技术并称为支撑整个现代信息产业的三大支柱。有关传感器的研究也得到深入而广泛的关注，在中国期刊全文数据库中可检索到超过2万篇题目中包含“传感器”三字的论文。因此，了解并掌握一些有关传感器的基本结构、工作原理及特性的知识是非常重要的。1．传感器基本结构及分类传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的

4、某些效应或机理按照一定的工艺和结构研制出来的，因此不同传感器的组成细节有较大差异。但一般都由敏感元件、转换元件和其它辅助部件三部分组成，基本结构如图1所示。按被测量的性质可分为物理量传感器、化学量传感器、和生物量传感器等。若将物理量传感器进一步细分，还可分为力学传感器（如压力、转动、位置、速度、加速度、声音等），热学传感器（如温度、温差等），电传感器（如微电流、弱电压等），磁传感器（如霍尔传感器，磁通等），光传感器（如光功率、光谱等）。按信号转换的机理来分，还可分为应变式、电容式、电感式、压电式、光导纤维式传感器等。按输出信号的种类又可分为模拟式和数字式传感器等

5、。2．750接口及系列传感器美国PASCO公司生产的综合物理组合实验仪是基于750数据接口和传感器的综合物理实验系统，可完成近60个基础物理实验项目。其基本组成如图2所示，包括计算机、750数据接口、传感器、被测系统四大部分。其中计算机上已安装了名为DataStudio的控制软件，该软件具有采集数据，控制实验设备，数据处理和结果输出等功能。750接口外形如图3所示，后面板有9V电源插孔、电源开关、USB接口；前面板有四个数字接口、三个模拟接口、两个函数信号输出端口（其中一端口为接地端）。3.基于750接口的计算机数据采集系统的使用方法（1）将750接口背面的开关

6、拨至off，插上电源。用USB线将接口背面的插口与计算机相连，将开关拨至on的位置，这时750接口前面板上绿色的电源指示灯点亮。（2）双击计算机桌面上的DataStudio图标，进入控制软件。计算机自动检测到750接口，提示设备已准备好，可以进行实验了。主控程序界面如图4所示。（3）将要使用的传感器接入750接口的模拟或数字端口。在传感器列表中选择相应的传感器图标，单击鼠标左键并将图标拖放至相应的端口。这时，传感器的图标就显示在端口的附近，并通过一黑线与端口相连。（4）双击传感器的图标，弹出传感器参数设置窗口，按实验具体要求更改参数后点击“确定”。则数据采集系统

7、设置完毕。每种传感器的参数都不尽相同，设置前需查阅说明书。（5）将传感器连接至被测实验系统中，点击Start按钮就可开始记录数据了。并将数据通过图表的形式在屏幕上实时显示出来。图34.电子元器件的伏安特性电阻、电容、二极管等元器件是构成电子线路的一些基本单位。在元件两端加上电压，测量流过元件的电流随电压的变化关系，就称为元件的伏安特性。若所加电压为直流电压，则测量的是直流特性；相应地，如果电压为交流电压，则测出的相位、分压幅度等参数随频率的变化关系则称为交流特性。认识并掌握上述元器件的交直流特性将为进一步深入学习电子线路打下一定的基础。（a）(b)(c)(d)图

8、4电阻器元件的伏安特性图