传感器系列实验讲义

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1、传感器系列实验讲义中国科学技术大学物理实验教学中心2013-8实验安全本系列实验常用到220V市电作为设备电源，有时用到热水，为了确保人员和设备的安全，请操作人员在操作前务必预习实验原理，实验过程中严格遵照安全提示操作，切记！关于本实验目前传感器系列实验有5个实验（见下表），共30套设备，实验时要求每人操作一套设备。一次实验课的基本任务是每人完成2个实验，其中至少必须有1个是标“★”号的实验。对于实验能力强的同学可以完成多于2个实验，我们会对其实验成绩酌情给予奖励。为了确保实验课程的顺利运行，超过16:30或

2、者21:30后，原则上不安排基本任务之外的实验。序号实验名称实验套数备注1电阻应变片传感器DIY电子秤6★2DIY温度控制系统&测记忆合金的恢复温度6★3压力传感器64气敏传感器65热释电传感器6怎么预习？基本任务是两个传感器实验（其中至少含一个标★号的传感器），每个实验写一份预习报告，包含：实验名称、目的、原理（简述，含主要的公式或图表）。实验操作为了避免触电、烫伤、损坏仪器等事故，操作过程中请严格遵守安全提示。操作时请爱护仪器设备，如实记录原始数据。实验报告由预习报告、原始数据、数据处理三部分组成。其中数

3、据处理部分只要求给出以下内容：1、绘制实验曲线；2、写0~100字的实验结论。提交实验报告对传感器系列实验，可当堂完成数据处理，当堂提交实验报告，也可按照正常的流程一周后提交实验报告。传感器技术传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或装置，它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号，传感器给出的信号是电信号，而它感受的信号不必是电信号，因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。目前传感器技术发展极为迅速，已经逐渐形成为一门新的学科，其应用领域十分广泛，如现代飞行技术、计算机

4、技术、工业自动化技术以及基础研究等，传感技术已成为现代信息技术的三大基础之一。n       传感器构成l       敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分l       转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信号。n       传感器种类l       物理型：利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基础。l       化学型：利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号l       生物型：利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。n       传

5、感器的一般特性指输出信号与输入物理量之间的关系理想情况：Y=ax，a为灵敏度系数用电阻应变片传感器DIY电子秤（详细原理可参考《大物实验》P192页的相关内容）实验目的1、了解电阻应变片的组成、结构2、了解用电阻应变片称重的原理3、DIY电子秤实验原理1、电阻应变式传感器的结构右图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。2、电阻应变式传感器的原理金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面，悬臂梁远端加砝码使它弯曲，有的表面受到拉伸，有的表面受到压缩。所以受到拉伸的电阻阻值变大

6、，受到压缩电阻阻值变小。分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂、半桥或全桥），以电压表为平衡检测器。未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。做M-U图，是线性关系。对应三种情况，分别求出电桥灵敏度（单位质量变化引起电压的变化ΔU/ΔM）。实验中采用如下图的电桥电路，电源电压为E，桥臂电阻均取1000.0W，悬臂梁未受力时应变片阻值R=1000.0W。根据伏安关系可求得桥电压U与应变片电阻R之间近似满足以下关系：实验仪器直流电源悬臂梁（已贴应

7、变片）电子秤底座（已焊好接线柱）托盘1个1000W电阻3个C形砝码6个待测物1个螺丝刀1把万用表1台（公用）导线10根实验内容1、自己设计确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。提示：电子秤量程约2公斤，只能加砝码，切忌用手按压，以免损坏应变片。4、测量待测物体的质量。5、分别连接半桥、全桥电路，重复2~4步。6、比较三种电路的灵敏度。附录DI

8、Y温度控制系统&测量记忆合金的恢复温度实验目的1、了解Cu50测温度的原理2、DIY一个实用的温度控制系统3、测量记忆合金的恢复相变温度实验原理本实验首先用温度传感器Cu50或Pt100、智能温控仪、固态继电器、电热炉等元件搭建一套实用的温度控制系统，再利用该系统测量记忆合金的恢复温度。温度控制系统的原理图如下图。1、温控仪温控仪是调控一体化智能温度控制仪表，它采用了全数字化集成设计，具有温度曲线可