传感器实验指导书1.doc

### 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。