### 传感器实验指导知识点概述 #### 一、实验一:金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比拟 **实验目的与要求** 本实验旨在通过实验比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,并从中得出相应的结论。通过对不同电桥结构的性能对比,学生可以更深入地理解应变片的工作原理及其在实际应用中的优势。 **实验类型** 本实验属于综合型实验。 **实验原理及说明** 1. **电阻应变效应**:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值会发生变化。这种现象被称为电阻应变效应。 2. **关系式**:\(\Delta R / R = K \cdot \Delta l / l\),其中 \(\Delta R / R\) 为电阻丝电阻的相对变化,\(K\) 为应变灵敏系数,\(\Delta l / l\) 为电阻丝长度的相对变化。 3. **金属箔式应变片**:通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件。它可以将被测部位的受力状态变化转化为电信号。 4. **电桥原理**:电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化。单臂电桥输出电压 \(U_{O1} = E \cdot K \cdot \Delta R / R\)。不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,可以提高电桥的输出灵敏度并改善非线性。 5. **全桥电路**:全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,不同的接入邻边。当应变片初始阻值相同时,其桥路输出电压 \(U_{O3} = E \cdot K \cdot \Delta R / R\)。全桥电路的输出灵敏度是半桥的一倍。 **实验主要仪器设备和材料** 1. **应变式传感器实验模块**:用于测量模块。 2. **应变式传感器**:用于感受待测信号。 3. **砝码**:用于使应变式传感器受力。 #### 二、其他实验知识点概览 - **实验二:电容式传感器的位移特性实验**:探讨电容式传感器如何随位移变化而改变其电容值。 - **实验三:差动变压器的性能实验**:研究差动变压器在位移测量中的应用。 - **实验四:电涡流传感器位移特性实验**:分析电涡流传感器在检测金属物体位置时的性能。 - **实验五:光纤温度传感器性能实验**:考察光纤温度传感器的温度敏感性和稳定性。 - **实验六:压电式传感器测量振动实验**:探索压电式传感器在振动检测中的应用。 - **实验七:霍尔、光电转速传感器测速实验**:了解霍尔传感器和光电传感器在测量转速方面的特点。 - **实验八:超声波传感器测距实验**:研究超声波传感器在距离测量中的精度和可靠性。 - **实验九:热释电远红外传感器辐射特性**:探讨热释电传感器对远红外辐射的响应特性。 - **实验十:光敏电阻的伏安特性**:分析光敏电阻在不同光照条件下的电流-电压特性。 - **实验十一:光敏二极管的伏安特性**:研究光敏二极管在光照条件下电流-电压特性的变化。 - **实验十二:光敏三极管的伏安特性**:考察光敏三极管在光照条件下的工作特性。 - **实验十三:光电耦合器件的输出特性及电流传输比**:探究光电耦合器在信号传输过程中的性能指标。 - **实验十四:光电耦合器件的交流耦合实验**:了解光电耦合器在交流信号传输中的应用。 - **实验十五:光电池的伏安特性**:研究光电池在光照条件下产生的电流与电压之间的关系。 以上实验涵盖了不同类型传感器的基本原理、应用范围以及性能评估方法,为学生提供了丰富的实践经验和理论知识。
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