传感器与检测技术试验.docx

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传感器与检测技术试验

南昌大学实验报告

学生姓名：

学号：

专业班级：

实验类型：

□验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验一差动变压器的应用——电子秤

一、实验项目名称

差动变压器的应用——电子秤

二、实验目的

了解差动变压器的实际应用

三、实验基本原理

差动变压器是把非电量变化转换成线圈互感量的变化。

这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接。

四、主要仪器设备及耗材

音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、V/F表、电桥、砝码、振动平台。

有关旋钮初始位置：

音频振荡器调至4KHZ，V/F表打到2V档。

五、实验步骤

（1）按图1接线，组成一个电感电桥测量系统，开启主、副电源，利用示波器观察调节音频振荡器的幅度旋钮，使音频振荡器的输出为VP-P值为lV。

（2）将测量系统调零，将V/F表的切换开关置20V档，示波器X轴扫描时间切换到0.1～0.5ms（以合适为宜），Y轴CHl或CH2切换开关置5V/div，音频振荡器的频率旋钮置5KHz，幅度旋钮置中间位置。

开启主、副电源，调节电桥网络中的W1，W2，使V/F表和示波器显示最小，再把V/F表和示波器Y轴的切换开关分别置2V和50mv/div，细条W1和W2旋钮，使V/F表显示值最小。

再用手按住双孔悬臂梁称重传感器托盘的中间产生一个位移，调节移相器的移相旋钮，使示波器显示全波检波的图形。

放手后，粱复原。

（3）适当调整差动放大器的放大倍数，使在称重平台上放上一定数量的砝码时电压表指

示不溢出。

（4）去掉砝码，必要的话将系统重新调零。

然后逐个加上砝码，读出表头读数，记下实

验数据，填入下表；

Wq

0.02

0.04

0.0.6

0.08

0.10

VP-P（V）

0.021

0.033

0.047

0.061

0.077

（5）去掉砝码，在平台上放一重量未知的重物，记下电压表读数，关闭主副电源。

（6）利用所得数据，求得系统灵敏度及重物重量。

注意事项：

（1）砝码不宜太重，以免粱端位移过大。

（2）砝码应放在平台中间部位，为使操作方便，可将测微头卸掉。

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

在实验过程中，校正阶段比较好做。

做到第二步找双孔悬臂梁时,开始以为是那两个平行的铁片,后来才知道的不是。

进入测量实验数据阶段就发现，每次放砝码时，称重传感器增量不明显，同一砝码放置的位置不同，测量的结果也不一样，这些都造成该实验读取实验数据较为困难。

还有就是传感器的输出量很微小，一两次实验很难准确把握，总的来说做传感器实验不难不过得细心。

南昌大学实验报告

学生姓名：

学号：

专业班级：

实验类型：

□验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验二热电偶的原理及分度表的应用

一、实验项目名称

热电偶的原理及分度表的应用

二、实验目的

了解热电偶的原理及现象。

三、实验基本原理

热电偶原理：

两种不同的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热电势。

通常不两种不同导体的这种组合称为热电偶。

四、主要仪器设备及耗材

需要的单元和部件：

±8V不可调稳压电源、差动变压器、V/F表、加热器、热电偶、温度计、主副电源。

旋钮初始位置：

V/F表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。

五、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，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。

2、按图7接线，开启主副电源，调节差动变压器调零旋钮，使V/F表显示为零，记录室温。

3、将+8V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接入-8V，待显示值保持不变的时候，记录下V/F表显示的读数E。

4、用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。

（注意：

温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。

5、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：

Eab（t,to）=Eab（t,tn）+Eab（tn,to）。

其中：

t——热电偶的热端温度；tn——热电偶的冷端温度（也即室温）；to——0度。

计算热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势。

其中Eab（t,tn）=（（f/v表的示数）/150）*2）（150位放大器的放大倍数，2为两个热电偶串联）。

Eab（tn,to）的值可以根据铜——康铜的热电偶分度表查得。

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），其它旋钮置原始位置。

六、实验数据及处理结果

1、开启主、副电源，调节差动放大器的调零旋钮，使V/F表显示为零，此时的室温为29℃。

2、将+8V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接-8V，此时V/F显示的读数为17.2V。

3、用温度计测出上梁表面热电偶处的温度t为33℃。

数据处理结果：

已知E（T,36）=0.048mV,查表得E（36,0）=1.444mV

于是求得E（T,0）=E（T,36）+E（36,0）=1.492mV，对应温度为T=37℃

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

（1）：

思考题：

1、为什么差动变压器接入热电偶后需要调差放零点？

因为热电偶经加热后已经产生了热电动势，接入差动放大器后，如果不调零，就会造成放大器两端存在电压差。

差动放大器的最显著特点就是电路的对称性，在没接入热电偶的时候，电路有可能已经调到零输出。

接入热电偶，恐怕就破坏了电路的对称性，所以需再调差放零点。

为了抑制温漂和零飘。

2、即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也会有很大的误差，为什么？

热电偶是利用两种金属在一个温度下会产生不同电动势的原理制造的。

温度不同，电动势的差值也不同。

通过测量电压，就可以测得温度值。

这是基本原理。

实际应用中，由于接点的电阻，导线的长与短，电压测试电路的内阻等等，很多因素影响着电压的测量精度。

电压不准，再用电压值去表示温度值，当然也不会非常准确。

热电偶的不稳定性、不均匀性、参考端温度变化、热传导以及热电偶安装使用不当会引起测量误差,有一些是由于加工制造过程中,或是测量系统及仪器本身存在的误差,实验装置中有一个是用横梁来传热的，这里存在一部分的热损失。

其二温度计的感温端和被测端之间还隔了一层膜，这也有部分的热损失。

3、总结

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。

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学号：

专业班级：

实验类型：

□验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验三热敏电阻测温演示实验

一、实验项目名称

热敏电阻测温演示实验

二、实验目的

了解NTC热敏电阻现象

三、实验基本原理

热敏电阻特性：

热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类；PTC热敏电阻（正温度系数）与NTC热敏电阻（负温度系数）。

一般NTC热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中做自动消磁元件。

有些功率PTC也做发热元件用。

PTC缓变型热敏电阻可用做温度补偿或温度测量。

一般的NTC热敏电阻测温范围为：

-50℃～+300℃。

热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需要考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。

但热敏电阻也有：

非线形大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。

一般只适用于低精度的温度测量．

四、主要仪器设备及耗材

所需单元：

加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、V/F表、主副电源。

五、实验步骤

1、了解热敏电阻在实验仪上的位置和符号，它是一个黑色或棕色元件，封装在双平行振动梁上片梁的表面。

2、将V/F表切换开关置2V档，直流稳压电源切换开关置±2V，按图1接线，开启主、副电源，调整W1电位器，使V/F表指示为1V左右，这时为室温时的Vi。

3、将-15V电源接入加热器，观察电压表读数的变化，电压表的输出电压：

六、实验数据及处理结果

当温度增大时，RT阻值减小，Vi增大

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

（1）：

思考题：

如果你手中有这样一个热敏电阻，想把它作为一个0～50℃的温度测量电路，你认为该怎样实现？

答：

热敏电阻分很多种类， 最常用的有Cu、PT100、PT1000等，使用时要搞清分度表。

还要注意是正温度系数，还是负温度系数。

可通过电桥实现，热敏电阻作为电桥的一个桥臂，刚开始调零，随着温度变化，相应的电压值会变化，有热敏电阻的温度系数与电阻值的关系可以求出相应的温度值。

另外通过本实验注意到：

敏电阻作为测量温度的敏感元件时，必须要求它的电阻值只随环境温度而变化，与通过的电流无关。

因此，在设计热敏电阻温度计时，流经热敏电阻的电流一般选取其伏安特性曲线的线性部分的五分之一；同时流过的电流越小越好。

（2）总结：

热敏电阻的主要特性有：

温度特性和伏安特性。

NTC型热敏电阻，在较小温度范围内，电阻——温度特性符合负指数规律，随温度升高，电阻值减小。

伏安特性，当流过热敏电阻的电流很小时，不足以加热，电阻值决定于环境温度，伏安特性是直线，用来测温。

电流增大大一定值时，流过热敏电阻的电流使之加热，本身温度升高，出现负阻特，电阻减小，即使电流增大性，端电压反而下降。