气敏传感器实验报告.docx
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气敏传感器实验报告
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气敏传感器实验报告
篇一：
气敏电阻实验报告
实验报告
气敏电阻实验
一、实验目的
了解气敏电阻（传感器）的原理与应用。
二、实验仪器
直流恒压电源、差动放大器、电桥模块、万用表、气敏电阻（传感器）和九孔板接口平台。
三、实验原理
气敏电阻传感器是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它利用了气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理进行检测。
这使得气敏电阻可以把某种气体的成分、浓度等参数转化为电阻变化量，再转换为电流、电压信号。
常用的主要有接触式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。
接触式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝，使用时对铂丝通电流，保持300~400℃高温。
此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在金属催化层上燃烧，因此铂丝温度上升，电阻值也上升。
通过测量铂丝的电阻值变化大小就可以知道可燃性气体的浓度。
电化学气敏传感器一般利用液体等电解质，其输出形式可以是气体氧化还原时产生的电流，也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。
直热式气敏元件：
加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内，消耗功率大，稳定性较差。
旁热式气敏元件：
以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。
它性能稳定，消耗功率小，结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网防爆，安全可靠。
四、实验内容及步骤
设备旋钮初始位置：
直流恒压源（正负）4V档、万用表置20V档、差动放大器增益拧至最小。
（1）差动放大器调零：
将放大器两个输入端接地，接直流电源，用万用表测量输出
电压，调节调零电位器使得输出电压为0。
（2）按图9-3-1接线。
（3）打开直流恒压源，预热5~15min后，用浸有酒精的棉球靠近传感器，并轻轻吹
气使酒精挥发并进入传感器金属网内，同时观察万用表数值的变化，此时电压读数______。
它反映了传感器Ab两端间的电阻随着_______发生了变化。
说明mQ3监测到了酒精气体的存在与否，如果万用表变化不够明显，可适当调大差动放大器增益。
五、数据记录
实验次数电压表读数
篇二：
传感器实验报告
第一次实验做实验一金属箔式应变计性能——应变电桥
实验二金属箔式应变计三种桥路性能比较
第二次实验做实验十四电感式传感器——差动变压器性能
实验十五差动变压器零残电压的补偿
第三次实验实验二十五电容式传感器性能
第四次实验实验二十二霍尔式传感器——直流激励特性
csY20XX型传感器系统综合实验台使用说明
实验台简介：
csY20XX型实验台分主机与实验模块二部分。
主机：
传感器实验平台：
装有气敏、电容、psD光电位置、热释电红外、光电（光断续器）、光电阻、集成温度、半导体热敏、铂热电阻、pn结温敏、热电偶、电涡流、磁电、压电加速度、霍尔、湿敏（Rh、ch）、电感、双孔悬臂梁称重、半导体应变、金属箔式应变、mpx扩散硅压阻、光纤位移、光栅等二十余种经典和新型的传感器（传感器的种类可根据用户的需要增减）。
以及进行实验所需的两副双平行悬臂梁和螺旋测微仪、位移平台、温控电加热炉、支架、平台、旋转测速电机等，传感器接口位于仪器面板下侧排列。
主机内装有：
直流稳压电源：
+2V~+10V分五档输出，最大输出电流1.5A
、+9V（12V）、激光电源，最大输出电流1.5A
音频信号源：
0.4Khz-10Khz输出连续可调，最大Vp-p值20V
00、1800端口反相输出
00、LV端口功率输出，最大输出电流1.5A
1800端口电压输出，最大输出功率300mw
低频信号源：
1hz~30hz输出，连续可调，最大输出电流1.5A，最大Vp-p值20V，激振I、II的信号频率源。
转换开关的作用：
当倒向V0侧时，低频信号源正常使用，V0端输出低频信号，倒向Vi侧时，断开低频信号电路，Vi作为电流放大器输入端，输出端仍为V0端。
电压/频率表：
31/2位数字表、电压显示0~2V、0~20V两档，频率显示0~2Khz、0~20Khz两档，灵敏度≤50mv。
温控电加热器：
由热电偶控温的300w电加热炉，最高炉温400℃，实验控温150℃。
提供温度传感器热源及热电偶测温、标定及应变传感器加热等功能。
通信接口：
标准Rs232口，提供实验仪与计算机通信接口。
数据采集卡：
12位A/D转换，信号输入端为电压/频率表的“In”端。
气压源：
电动气泵，气压输出≤20Kp；气压表：
满量程40Kp。
实验模块电源统一为四芯标准接（:
气敏传感器实验报告）口
传感器性能、参数指标：
气敏传感器（mo3），对酒精敏感，测量范围10-2000ppm灵敏度Ro/R>5电容式传感器：
平行变面积差动式电容，线性范围≥3mm。
热释电红外传感器：
光谱范围7~15μm,光频响应0.5~10hZ。
光电传感器：
红外发光管、光敏三极管及施密特整形电路组成的光断续器。
光电阻：
半导体材料制成的光敏传感器，阻值范围10mΩ~nKΩ。
集成温度传感器：
电流型集成温度传感器，测量范围-55-150℃。
热电偶：
标准热电偶镍铬—镍硅（K分度），被校热电偶镍铬—铜镍（e分度）。
半导体热敏电阻：
mF51，负温度系数，测温范围-50-300℃。
铂热电阻：
pt100测温范围≤650℃。
pn结温敏二极管：
测温范围-40-150℃，精度1%。
光纤位移传感器：
导光型光纤传感器，线性范围1.5mm。
电涡流传感器：
量程0-3mm,由扁平线圈和多种金属涡流片组成。
磁电传感器：
灵敏度0.4V/m/s，动铁与线圈组成。
霍尔传感器：
梯度磁场与锑化铟霍尔元件组成，测量范围+2.5mm。
压电加速度传感器：
pZT双压电晶片，频响>5hz。
湿敏电容：
测量范围：
0-99%Rh，线性度+2%。
湿敏电阻：
测量范围：
0-99%Rh，阻值范围10m?
~?
K?
差动变动器：
测量范围+5mm。
称重传感器：
称重范围≤500克，精度1%。
半导体应变计：
bY型，灵敏系数120。
金属箔式应变计：
bhF环氧基底防蠕变，工作片×4，温度补偿片×2，灵敏度系数2.06。
压阻式传感器：
mpx压阻式差压传感器,量程0-50Kp，精度1%。
实验一金属箔式应变计性能——应变电桥
实验目的：
1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
2、测试应变梁变形的应变输出。
3、比较各桥路间的输出关系。
实验原理：
本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4，当使用一个应变片时，
?
R2?
R；当二个应变片组成差动状态工作，则有?
R?
；用四个应变片?
R?
RR4?
RR?
组成二个差动对工作，且R1=R2=R3=R4=R，?
。
R
实验所需部件：
直流稳压电源（+4V），公共电路模块
（一）（电桥、差动放大器部分）贴于悬臂梁上的箔式应变计，螺旋测微仪，数字电压表。
实验步骤：
1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“—”输入端对地用实验线短路。
输出端接电压表2V档。
开启主机电源，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，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。
（图1）
2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图
（1）将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R为应变计（可任选上梁或下梁中的一个工作片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。
将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。
3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。
调节模块上的wD电位器，使桥路输出为零。
4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表：
根据表中所测数据在坐标图上做出V—x曲线，计算灵敏度s：
s=?
V/?
x。
注意事项：
1、实验前应检查实验连接线是否完好，学会正确插拔连接线，这是顺利完成实验的基本保证。
2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。
3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开后方能读取刻度输出电压数，否则虽然没有改变刻度值也会造成微小位移使电压信号出现偏差。
实验二金属箔式应变计三种桥路性能比较
篇三：
传感器实验报告
实验一箔式应变片性能
一、实验目地：
1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
2、测试应变梁变形的应变输出。
3、了解实际使用的应变电桥的性能和原理。
二、实验原理：
本实验说明箔式应变片在单臂直流电桥、半桥、全桥里的性能和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当被测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时，?
R?
变片组成差动状态工作，则有?
R?
ΔR；当二个应R2ΔR；用四个应变片组成二R
4ΔR个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，?
R?
。
R
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4〃e〃∑R，电桥灵敏度Ku＝V／△R／R，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4e、1/2e和e.。
由此可知，当e和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无
关。
三、实验所需部件：
直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、砝码（20g）、电压表（±4v。
四、实验步骤：
1、调零开启仪器电源，差动放大器增益至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。
调零后电位器位臵不要变化。
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）
3、确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。
调整电桥wD电位器，使测试系统输出为零。
4、往托盘上放砝码，使其带动悬臂梁向下运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为零为起点，取八个砝码依次放在托盘上，每放一个砝码记录一个差动放大器输出电压值，并列表。
根据表中所测数据计算灵敏度s，s＝△V／△w。
w:
砝码的重量（mg）。
5、在上述实验的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图
（1）中电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变
片，分别接成半桥和全桥测试系统。
6、重复实验一中3－4步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。
7、在同一坐标上描出V－x曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。
五、注意事项：
1、实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量
使用较短的接插线，以避免引入干扰。
2、插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。
3、稳压电源不要对地短路。
实验二箔式应变片三种桥路性能比较
一、实验目的：
了解实际使用的应变电桥的性能和原理。
二、实验原理：
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时，?
R?
二个应变片组成差动状态工作，则有?
R?
ΔR；当R2ΔR；用四个应变片R
4ΔR组成二个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，?
R?
。
R
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4〃e〃∑R，电桥灵敏度Ku＝V／△R／R，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4e、1/2e和e.。
由此可知，当e和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
三、实验所需部件
直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、砝码、电压表。
四、实验步骤：
1、在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图
（1）中电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应
变片，分别接成半桥和全桥测试系统。
2、重复实验一中3－4步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。
3、在同一坐标上描出V－x曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。
五、注意事项：
1、应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。
2、直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。
3、由于进行位移测量时测微头要从零－→正的最大值，又回复到零，再－→负的最大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正△x的灵敏度与负的△x的灵敏度分开计算。
再求平均值，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方
法.
实验三霍尔式传感器的直流激励特性
一、实验目的：
了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。
二、实验原理：
霍尔式传感器是由工作在两个环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，霍尔元件就有电势输出。
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位移。
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