生物醫(yī)學傳感器實驗 (2)ppt課件

1、生物醫(yī)學傳感器實驗生物醫(yī)學傳感器實驗課程組成員：李振新、高風梅、劉課程組成員：李振新、高風梅、劉 艷艷辦公：辦公：0373-38319290373-3831929目目 錄錄實驗六實驗六 熱敏電阻的特性熱敏電阻的特性實驗一實驗一 金屬箔式應變片金屬箔式應變片半橋性能實驗半橋性能實驗 實驗二實驗二 金屬箔式應變片金屬箔式應變片全橋性能實驗全橋性能實驗實驗三實驗三 電容式傳感器的位移特性實驗電容式傳感器的位移特性實驗實驗五實驗五 霍爾傳感器的位移特性霍爾傳感器的位移特性實驗四實驗四 差動變壓器的性能測定差動變壓器的性能測定實驗一實驗一 金屬箔式應變片金屬箔式應變片 半橋性能實驗半橋性能實驗 生物醫(yī)學

2、傳感器教研組生物醫(yī)學傳感器教研組劉劉 艷艷: liuyan2021eyou : liuyan2021eyou 一、實驗目的一、實驗目的 了解金屬箔式應變片的應變效應，半了解金屬箔式應變片的應變效應，半橋任務原理和性能。橋任務原理和性能。二、實驗器材二、實驗器材 應變式傳感器實驗模板、砝碼、數(shù)顯應變式傳感器實驗模板、砝碼、數(shù)顯表、表、 15V15V電源、電源、5V5V電源、萬用表。電源、萬用表。三、根本原理三、根本原理 金屬絲在外力作用下發(fā)活力械形變時，金屬絲在外力作用下發(fā)活力械形變時，其電阻值會發(fā)生變化，這就是金屬的電阻其電阻值會發(fā)生變化，這就是金屬的電阻應變效應。應變效應。SlR 金屬的電阻

3、表達式為：金屬的電阻表達式為：SSllRR 用應變片丈量受力時，將應變片粘貼于被測用應變片丈量受力時，將應變片粘貼于被測對象外表上。在外力作用下，被測對象外表產生對象外表上。在外力作用下，被測對象外表產生微小機械變形時，應變片敏感柵也伴隨變形，其微小機械變形時，應變片敏感柵也伴隨變形，其電阻值發(fā)生相應變化。經過轉換電路將機械變化電阻值發(fā)生相應變化。經過轉換電路將機械變化轉換為相應的電壓或電流的變化。轉換為相應的電壓或電流的變化。 01212RlllkRll lll （）（） 將兩個應變片接入電橋的相鄰臂中，假設使一個應將兩個應變片接入電橋的相鄰臂中，假設使一個應變片受拉，另一個受壓，稱為半橋差

4、動電路變片受拉，另一個受壓，稱為半橋差動電路, ,如圖如圖1 1所示。所示。311O112234RRRUERRRRRR 21RR假設假設 R1=R2，R3=R4，1O2REURESV2134圖圖1 半橋電路半橋電路11RR 22RR四、實驗步驟：四、實驗步驟： 1. 應變式傳感器安應變式傳感器安裝裝 應變片的安裝位應變片的安裝位置如圖置如圖2，應變式，應變式傳感器已裝到應變傳感器已裝到應變傳感器模塊上。傳傳感器模塊上。傳感器中各應變片已感器中各應變片已接入模板左上方的接入模板左上方的R1、R2、R3、R4 如圖如圖3示示 。R1R2R3R4圖圖2 應變式傳感器安裝表示圖應變式傳感器安裝表示圖應

5、變片接口應變片接口圖圖3 應變傳感器模塊應變傳感器模塊2. 2. 進展差動放大器調零進展差動放大器調零 將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連。檢查無誤相連。檢查無誤后，合上主控箱電源開關，調理實驗模板上調零后，合上主控箱電源開關，調理實驗模板上調零電位器電位器Rw3，使數(shù)顯表顯示為零。如圖，使數(shù)顯表顯示為零。如圖4所示。所示。圖圖4 4 差動放大器調零差動放大器調零 R2應和應和R1受力形狀受力形狀相反，即將兩片受力相反，即將兩片受力相反的電阻應變片作相反的電阻應變片作為電橋的相鄰邊。為電橋

6、的相鄰邊。 接入橋路電源接入橋路電源5V，調理電橋調，調理電橋調零電位器零電位器Rw1進展進展橋路調零。橋路調零。圖圖5 5 接線接線3. 3. 接線接線4. 4. 實驗記錄實驗記錄 在砝碼盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，在砝碼盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，以后每次添加一個砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，以后每次添加一個砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，直到直到200g200g砝碼加完。記下實驗結果填入下表。砝碼加完。記下實驗結果填入下表。重量重量( (g)電壓電壓( (mV) )表表1 1 半橋丈量時，輸出電壓與加負載分量值半橋丈量時，輸出電壓與加負載分量值五、本卷須知五、本卷須知 1. 不要在砝碼

7、盤上放置超越不要在砝碼盤上放置超越1kg的物體，否的物體，否那么容那么容 易損壞傳感器。易損壞傳感器。 2. 電橋的電壓為電橋的電壓為5V，絕不可錯接成，絕不可錯接成15V，否否 那么能夠燒毀應變片。那么能夠燒毀應變片。六、思索題六、思索題 半橋丈量時兩片不同受力形狀的電半橋丈量時兩片不同受力形狀的電阻應變片阻應變片 接入電橋時，應放在：接入電橋時，應放在：(1)(1)對邊對邊 (2) (2)鄰邊。鄰邊。七、實驗報告要求七、實驗報告要求 1. 1. 記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出半橋時傳感器記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出半橋時傳感器的特性的特性 曲線。曲線。 WUS/22f2. 2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏

8、度根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度及非線性誤差及非線性誤差生物醫(yī)學傳感器課題組生物醫(yī)學傳感器課題組高鳳梅高鳳梅:mei_zz163 :mei_zz163 實驗二實驗二 金屬箔式應變片金屬箔式應變片 全橋性能實全橋性能實驗驗一、實驗目的一、實驗目的 了解金屬箔式應變片的應變效應，全了解金屬箔式應變片的應變效應，全橋任務原理和性能。橋任務原理和性能。二、實驗器材二、實驗器材 應變式傳感器實驗模板、砝碼、數(shù)顯表、應變式傳感器實驗模板、砝碼、數(shù)顯表、 15V電源、電源、5V電源、萬用表。電源、萬用表。三、根本原理三、根本原理 金屬絲在外力作用下發(fā)活力械形變時，金屬絲在外力作用下發(fā)活力械形變時，其電阻值會發(fā)生

9、變化，這就是金屬的電阻其電阻值會發(fā)生變化，這就是金屬的電阻應變效應。應變效應。lRS 金屬的電阻表達式為：金屬的電阻表達式為：RlSRlS 用應變片丈量受力時，將應變片粘貼于被測用應變片丈量受力時，將應變片粘貼于被測對象外表上。在外力作用下，被測對象外表產生對象外表上。在外力作用下，被測對象外表產生微小機械變形時，應變片敏感柵也伴隨變形，其微小機械變形時，應變片敏感柵也伴隨變形，其電阻值發(fā)生相應變化，經過轉換電路轉換為相應電阻值發(fā)生相應變化，經過轉換電路轉換為相應的電壓或電流的變化。的電壓或電流的變化。 01212RlllkRll lll （）（）電橋平衡時，那電橋平衡時，那么電橋平衡條件為：

10、么電橋平衡條件為：R1R4=R2R3當當R 時，電橋的輸出電壓時，電橋的輸出電壓 14231234R RR RERRRR 21圖圖1 丈量橋路丈量橋路31O1234RRUERRRR 當當R ，應變片阻值和應變量一樣時，應變片阻值和應變量一樣時，電壓輸出為：電壓輸出為： 半橋時：半橋時： 全橋時：全橋時：012RUUR 全橋丈量時，與半橋相比，輸出電壓增大全橋丈量時，與半橋相比，輸出電壓增大一倍。輸出靈敏度提高，非線性得到改善。一倍。輸出靈敏度提高，非線性得到改善。 0RUUR 四、實驗步驟：四、實驗步驟： 1. 安裝應變片安裝應變片 應變片的安裝位置應變片的安裝位置如圖如圖1所示，應變式所示，

11、應變式傳感傳感器已裝到應變傳感器器已裝到應變傳感器模塊上。傳感器中各模塊上。傳感器中各應變片已接入模板左應變片已接入模板左上方的上方的R1、R2、R3、R4 如圖如圖2示示 。R1R2R3R4圖圖2 應變式傳感器安裝表示圖應變式傳感器安裝表示圖應變片接口應變片接口圖圖3 應變傳感器模塊應變傳感器模塊2. 2. 進展差動放大器調零進展差動放大器調零 將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連。檢查無誤相連。檢查無誤后，合上主控箱電源開關，調理實驗模板上調零后，合上主控箱電源開關，調理實驗模板上調零電

12、位器電位器Rw3，使數(shù)顯表顯示為零。，使數(shù)顯表顯示為零。圖圖4 差動放大器調零接線圖差動放大器調零接線圖 3. 按右圖接線按右圖接線 應變片接入橋路。應變片接入橋路。留意將留意將 兩受力相兩受力相反的電阻應變片反的電阻應變片作為電橋的相鄰作為電橋的相鄰邊。邊。 接入橋路電源接入橋路電源5V， 調理電橋調零電調理電橋調零電位器位器Rw1，進展橋，進展橋路調零。路調零。圖圖5 全橋接線圖全橋接線圖 4. 放砝碼放砝碼 在砝碼盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，在砝碼盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，以后每次添加一個砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，以后每次添加一個砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，直到直到200g砝

13、碼加完。記下實驗結果填入下表。砝碼加完。記下實驗結果填入下表。重量（重量（g）電壓（電壓（mV）表表1 1 輸出電壓與加負載分量值記錄表輸出電壓與加負載分量值記錄表五、本卷須知五、本卷須知 1. 不要在砝碼盤上放置超越不要在砝碼盤上放置超越1kg的物體，否的物體，否那么容那么容 易損壞傳感器。易損壞傳感器。 2. 電橋的電壓為電橋的電壓為5V，絕不可錯接成，絕不可錯接成15V，否否 那么能夠燒毀應變片。那么能夠燒毀應變片。六、思索題六、思索題 全橋丈量時四片不同受力形狀的電阻應全橋丈量時四片不同受力形狀的電阻應變片變片 接入電橋時，應放在：接入電橋時，應放在：1對邊對邊2鄰鄰邊。邊。七、實驗報

14、告要求：七、實驗報告要求： 1. 記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出全橋時傳感器記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出全橋時傳感器的特性的特性 曲線。曲線。 WUS/22f2. 2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度及非線性誤差及非線性誤差實驗三實驗三 電容式傳感器的位移電容式傳感器的位移特性實驗特性實驗生物醫(yī)學傳感器課題組生物醫(yī)學傳感器課題組高鳳梅高鳳梅:mei_zz163 :mei_zz163 一、實驗目的一、實驗目的 了解電容式傳感器構造及其特點。了解電容式傳感器構造及其特點。二、實驗器材二、實驗器材 電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、頭、 數(shù)顯單元、直

15、流穩(wěn)壓數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓 用兩塊金屬平板作電極可構成電容器，當忽用兩塊金屬平板作電極可構成電容器，當忽略邊緣效應時，其電容略邊緣效應時，其電容C為：為： ACd A極板相對覆蓋面積；極板相對覆蓋面積； d極板間間隔；極板間間隔；電容極板間介質的介電常數(shù)。電容極板間介質的介電常數(shù)。三、根本原理三、根本原理 圖圖1 電容器原理圖電容器原理圖Ad三種根本類型：三種根本類型：變面積型變面積型(A)型型變極距變極距(變間隙變間隙)(d)型型變介電常數(shù)變介電常數(shù)()型型 在在d、A和和三個參數(shù)中，堅持其中兩個不變，改三個參數(shù)中，堅持其中兩個不變，改動另一個參數(shù)就可以使電容量動另一個參數(shù)就可以使電容量C發(fā)生

16、改動。發(fā)生改動。 電容式傳感器就是利用電容器的原理，將被測非電量的變化轉換為電容量變化的傳感器件。 醫(yī)學儀器中，為了記錄生物醫(yī)用信息，變面積型電容醫(yī)學儀器中，為了記錄生物醫(yī)用信息，變面積型電容傳感器作為位置反響元件，使記錄儀器的精度、線性度等性傳感器作為位置反響元件，使記錄儀器的精度、線性度等性能得到改善。能得到改善。 變面積型電容傳感器中，平板構造對極距特別變面積型電容傳感器中，平板構造對極距特別敏感，測精度遭到影響，而圓柱形構造受極板徑向敏感，測精度遭到影響，而圓柱形構造受極板徑向變化的影響很小，且實際上具有很好的線性關系。變化的影響很小，且實際上具有很好的線性關系。 212lnrrlC

17、21rr、l外圓筒與內圓柱覆蓋部分的長度；外圓筒與內圓柱覆蓋部分的長度； 外圓筒內半徑和內圓柱外半徑。外圓筒內半徑和內圓柱外半徑。ll r1r2定極板定極板動極板動極板線位移單組式的電容量為：線位移單組式的電容量為：圖圖2 差動電容器原理圖差動電容器原理圖 0222111222lnlnlnlllllCCrrrlrrr 當兩圓筒相對挪動當兩圓筒相對挪動l 時時,電容變化量電容變化量C為：為： 222111224lnlnlngllllCklrrrlrrr 于是，可得其靜態(tài)靈敏度為于是，可得其靜態(tài)靈敏度為圓筒式電容傳感器可以提高靈敏度和線性度圓筒式電容傳感器可以提高靈敏度和線性度 電容傳感器的電容值

18、非常微小，必需借助于丈量電路，將其轉換成電壓、電流、頻率信號等電量來表示電容值的大小。圖圖3 丈量電路丈量電路四、實驗步驟四、實驗步驟 1. 安裝傳感器安裝傳感器 將電容式傳感器裝于電容傳感器實驗模板將電容式傳感器裝于電容傳感器實驗模板將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座中。將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座中。 2. 連線連線 接入接入15V電源；電源； 將電容傳感器實驗模板的輸出端將電容傳感器實驗模板的輸出端Vo1與數(shù)顯單元與數(shù)顯單元 Vi相接插入主控箱相接插入主控箱Vi孔孔Rw調理到中間位置。調理到中間位置。3. 丈量與記錄丈量與記錄 旋動測微頭改動電容傳感器動極板的位置，旋動測微頭改動電

19、容傳感器動極板的位置，每隔每隔0.2mm記下位移記下位移X與輸出電壓值，填入表中。與輸出電壓值，填入表中。 V(mV)X(mm) 表表1 電容傳感器位移與輸出電壓值關系表電容傳感器位移與輸出電壓值關系表五、本卷須知五、本卷須知 1. 傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。 2. 做實驗時，不要接觸傳感器，否那么做實驗時，不要接觸傳感器，否那么將會使將會使 線性變差。線性變差。六、思索題六、思索題 什么是傳感器的邊緣效應，它會對傳感器什么是傳感器的邊緣效應，它會對傳感器的性能帶來哪些不利影響？的性能帶來哪些不利影響？七、實驗報告要求七、實驗報告要求 1. 記錄實驗數(shù)

20、據(jù)，并繪制出電容式傳感器記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出電容式傳感器特性特性 曲線，并用最小二乘法做擬和曲線。曲線，并用最小二乘法做擬和曲線。 S2. 2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度2f及非線性誤差及非線性誤差實驗四實驗四 差動變壓器的性能測定差動變壓器的性能測定生物醫(yī)學傳感器課題組生物醫(yī)學傳感器課題組高鳳梅高鳳梅:mei_zz163 :mei_zz163 一、實驗目的一、實驗目的 1. 了解差動變壓器的任務原理和特性了解差動變壓器的任務原理和特性; 2. 了解三段式差動變壓器的構造。了解三段式差動變壓器的構造。二、實驗器材二、實驗器材 差動變壓器實驗模板、測微頭、雙線差動變

21、壓器實驗模板、測微頭、雙線示波示波 器、差動變壓器、音頻信號源。器、差動變壓器、音頻信號源。 電感式傳感器的根本原理是電磁感應。在電感式傳感器的根本原理是電磁感應。在電感式傳感器中，互感式傳感器是把被丈量的變電感式傳感器中，互感式傳感器是把被丈量的變化轉換為變壓器的互感變化。變壓器初級線圈輸化轉換為變壓器的互感變化。變壓器初級線圈輸入交流電壓，次級線圈那么互感應出電勢。由于變入交流電壓，次級線圈那么互感應出電勢。由于變壓器的次級線圈常接成差動方式，故又稱為差動壓器的次級線圈常接成差動方式，故又稱為差動變壓器式傳感器。變壓器式傳感器。三、根本原理三、根本原理當鐵芯位于線圈中心位置時當鐵芯位于線圈

22、中心位置時當鐵芯向上挪動時當鐵芯向上挪動時當鐵芯向下挪動時當鐵芯向下挪動時UU ,U 1200U 0UU ,12UU ,12U 0圖圖1 1 差動變壓器原理圖差動變壓器原理圖U2U1UiPM1M2S2S1bUo圖圖2 2 差動變壓器輸出特性差動變壓器輸出特性 當鐵芯偏離中心位置時，那么輸出電壓隨鐵當鐵芯偏離中心位置時，那么輸出電壓隨鐵芯偏離中心位置程度，逐漸增大，但相位相差芯偏離中心位置程度，逐漸增大，但相位相差180度，但實踐上，鐵芯位于中心位置，輸出度，但實踐上，鐵芯位于中心位置，輸出電壓并不是零電位而是存在零點剩余電壓，如電壓并不是零電位而是存在零點剩余電壓，如下圖。下圖。 位移位移Uo

23、Ux0 在本實驗中當傳感器隨著被測體挪動時，由于在本實驗中當傳感器隨著被測體挪動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應電勢產生變化，一只次級感應電勢添加，另一圈感應電勢產生變化，一只次級感應電勢添加，另一只感應電勢那么減少，將兩只次級反向串接，即同名只感應電勢那么減少，將兩只次級反向串接，即同名端端接在一同，就引出差動輸出，其輸出電勢那么反映出接在一同，就引出差動輸出，其輸出電勢那么反映出被被測體的位移量。測體的位移量。 本差動變壓器式電感傳感器，原理如圖本差動變壓器式電感傳感器，原理如圖3所示，所示，差動輸出使靈敏度提高，線

24、性度也改善。差動輸出使靈敏度提高，線性度也改善。圖圖3 差動變壓器原理接線圖差動變壓器原理接線圖四、實驗步驟四、實驗步驟 1. 安裝傳感器安裝傳感器2. 連線連線 輸入音頻輸入音頻4-5kHz,用頻率計監(jiān)測引出鼓勵信號；用頻率計監(jiān)測引出鼓勵信號； 差動輸出信號差動輸出信號(音頻輸出音頻輸出2V)，差動輸出信號至，差動輸出信號至 示波器，用于對比察看。示波器，用于對比察看。3. 旋動測微頭，察看位移特性旋動測微頭，察看位移特性(1) 旋動測微頭，察看示波器的第一通道，使差動旋動測微頭，察看示波器的第一通道，使差動 輸出輸出VPP最小。最小。(2) 假定其中一個方向為正位移，從最小開場旋假定其中一

25、個方向為正位移，從最小開場旋動測微頭，每隔動測微頭，每隔0.2mm從示波器上讀出輸出電壓從示波器上讀出輸出電壓VPP值，并記錄填入下表。值，并記錄填入下表。V(mV) X(mm)表表1 差動變壓器位移差動變壓器位移X值與輸出電壓數(shù)據(jù)表值與輸出電壓數(shù)據(jù)表 (3) 再從最小處反相挪動做實驗，記錄數(shù)據(jù)。再從最小處反相挪動做實驗，記錄數(shù)據(jù)。 留意左右位移時，初次級波形的相位關系。留意左右位移時，初次級波形的相位關系。五、本卷須知五、本卷須知 1. 在做實驗前，應先用示波器監(jiān)測差動變在做實驗前，應先用示波器監(jiān)測差動變壓器激壓器激 勵信號的幅度，使之為勵信號的幅度，使之為Vpp值為值為2V，不，不能太能太

26、 大，否那么差動變壓器發(fā)熱嚴重，影響大，否那么差動變壓器發(fā)熱嚴重，影響其性能，其性能， 甚至燒毀線圈。甚至燒毀線圈。 2. 模塊上模塊上L2、L3線圈旁邊的線圈旁邊的“*表示兩線表示兩線圈的同圈的同 名端。名端。差動變壓器丈量頻率的上限受什么影響？差動變壓器丈量頻率的上限受什么影響？六、思索題六、思索題七、實驗報告要求：七、實驗報告要求： 1. 記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出差動變壓器傳記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪制出差動變壓器傳感器左感器左 移和右移的特性曲線。移和右移的特性曲線。 2. 2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度S S 及非線性誤差及非線性誤差 . .2f實驗五實驗五 霍爾傳

27、感器的位移特性霍爾傳感器的位移特性生物醫(yī)學傳感器教研組生物醫(yī)學傳感器教研組劉劉 艷艷:liuyan2021eyou :liuyan2021eyou 一、實驗目的一、實驗目的 了解霍爾式傳感器原理與運用。了解霍爾式傳感器原理與運用。二、實驗器材二、實驗器材 霍爾傳感器實驗模板、霍爾傳感器、霍爾傳感器實驗模板、霍爾傳感器、測微頭、測微頭、 15V直流電源、數(shù)顯單元。直流電源、數(shù)顯單元。三、根本原理三、根本原理 1. 霍爾效應霍爾效應 金屬或半導體薄片置于磁場中，當有金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流電流流過時，在垂直于磁場和電流的方向上將流過時，在垂直于磁場和電流的方向上將產生電產生電動勢，這種

28、物理景象稱為霍爾效應。具有動勢，這種物理景象稱為霍爾效應。具有這種效這種效應的元件成為霍爾元件。應的元件成為霍爾元件。 在極性相反，磁場強度一樣的兩個磁鋼的在極性相反，磁場強度一樣的兩個磁鋼的 氣隙間放置一個霍爾元件，如圖氣隙間放置一個霍爾元件，如圖1 1。HH1UK BIK B H12UK K xKx 2BK x 圖圖1 1 構造圖構造圖當控制電流恒定時，當控制電流恒定時，當磁場與位移成正比時當磁場與位移成正比時,K 位移傳感器的靈敏度位移傳感器的靈敏度2. 2. 霍爾位移傳感器任務原理霍爾位移傳感器任務原理 磁場梯度越大，磁場梯度越大，靈敏度越高；磁場梯靈敏度越高；磁場梯度越均勻，輸出線性

29、度越均勻，輸出線性度就越好。度就越好。 霍爾電勢與位移量成線性關系，其輸出電霍爾電勢與位移量成線性關系，其輸出電勢的極性反映了元件位移方向。勢的極性反映了元件位移方向。H12UK K xKx 圖圖2 2 磁場強度與磁場強度與 位移量的關系位移量的關系xOB當當 時，元件置于磁場中心，時，元件置于磁場中心，x0 HU0 H12UK K xKx 利用這一原理可以丈量與位移有關的非電量，利用這一原理可以丈量與位移有關的非電量，如力，壓力，加速度，液位和壓差。這種傳感如力，壓力，加速度，液位和壓差。這種傳感器普通可丈量器普通可丈量1-2mm的微小位移，特點是慣性的微小位移，特點是慣性小，呼應速度快，無

30、觸點丈量。小，呼應速度快，無觸點丈量。四、實驗步驟四、實驗步驟 1. 霍爾傳感器安裝霍爾傳感器安裝 將霍爾傳感器安裝在霍爾傳感器實驗模將霍爾傳感器安裝在霍爾傳感器實驗模塊塊 上，將傳感器引線插頭插入實驗模板的上，將傳感器引線插頭插入實驗模板的插座插座 中，實驗板的銜接線，如圖中，實驗板的銜接線，如圖3。圖圖3 直流鼓勵時霍爾傳感器位移實驗接線圖直流鼓勵時霍爾傳感器位移實驗接線圖圖圖4 傳感器實驗儀及霍爾傳感器實驗模塊實物圖傳感器實驗儀及霍爾傳感器實驗模塊實物圖 數(shù)顯表調零數(shù)顯表調零 開啟電源，調理測微頭使霍爾片大致在磁鐵中開啟電源，調理測微頭使霍爾片大致在磁鐵中 間位置，再調理間位置，再調理R

31、W1使數(shù)顯表指示為零。使數(shù)顯表指示為零。3. 實驗記錄實驗記錄 測微頭往軸向方向推進，每轉動測微頭往軸向方向推進，每轉動0.2mm記下一記下一 個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表。個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入下表。 X(mm)V(mV)表表1 1 霍爾傳感器輸出電動勢與位移霍爾傳感器輸出電動勢與位移五、實驗本卷須知五、實驗本卷須知 1. 對傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。對傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。 2. 不要將霍爾傳感器的鼓勵電壓錯接成不要將霍爾傳感器的鼓勵電壓錯接成15V， 否那么將能夠燒毀霍爾元件。否那么將能夠燒毀霍爾元件。六、思索題六、思索題 本實驗中霍爾元件位

32、移的線性度實踐上本實驗中霍爾元件位移的線性度實踐上反映的是什么量的變化？反映的是什么量的變化？七、實驗報告要求七、實驗報告要求 1整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所得實驗數(shù)據(jù)做整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所得實驗數(shù)據(jù)做出傳出傳 感器的特性曲線。感器的特性曲線。 2歸納總結霍爾元件的誤差主要有哪幾歸納總結霍爾元件的誤差主要有哪幾種，各種，各 自的產生緣由是什么，應怎樣進展補償。自的產生緣由是什么，應怎樣進展補償。實驗六實驗六 熱敏電阻的特性熱敏電阻的特性生物醫(yī)學傳感器教研組生物醫(yī)學傳感器教研組劉劉 艷艷:liuyan2021eyou :liuyan2021eyou 一、實驗目的一、實驗目的 了解熱敏電阻的特性與運用。了

33、解熱敏電阻的特性與運用。二、實驗器材二、實驗器材 加熱源、溫度控制單元、溫度傳感器實加熱源、溫度控制單元、溫度傳感器實驗驗模板、萬用表。模板、萬用表。三、根本原理三、根本原理 熱敏電阻是一種對熱敏感的電阻元件，熱敏電阻是一種對熱敏感的電阻元件，普通用半導體資料做成。普通用半導體資料做成。1. 熱敏電阻的分類：熱敏電阻的分類： 負溫度系數(shù)熱敏電阻負溫度系數(shù)熱敏電阻 NTC； 正溫度系數(shù)熱敏電阻正溫度系數(shù)熱敏電阻 PTC； 臨界溫度系數(shù)熱敏電阻臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 CTR。熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性RTT 1234060120 1600100101102103104105106RT /溫

34、度溫度T/C圖圖1 熱敏電阻的電阻熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線溫度特性曲線1 NTC負溫度系數(shù)熱敏電阻負溫度系數(shù)熱敏電阻2 CTR臨界溫度系數(shù)熱敏電阻臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 3 PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻正溫度系數(shù)熱敏電阻 RT、R0溫度為溫度為T、T0時熱敏電阻器的電阻值；時熱敏電阻器的電阻值； B NTC熱敏電阻的資料常數(shù)。熱敏電阻的資料常數(shù)。0011expTRRBTT(1) NTC(1) NTC的電阻的電阻溫度特性溫度特性電阻溫度系數(shù)：電阻溫度系數(shù)： 溫度變化溫度變化1C1C時，其阻值變化率與其值之比。時，其阻值變化率與其值之比。1TTTdRRdT閱歷公式閱歷公式02011111expTTT

35、TdRRBBRdTRTTT2BT 電阻溫度系數(shù)決議熱敏電阻在全部任務范圍電阻溫度系數(shù)決議熱敏電阻在全部任務范圍內的溫度靈敏度。普通來說，電阻率越大，電阻內的溫度靈敏度。普通來說，電阻率越大，電阻溫度系數(shù)也越大。溫度系數(shù)也越大。 電阻溫度系數(shù)隨溫度降低而迅速增大。電阻溫度系數(shù)隨溫度降低而迅速增大。圖圖2 PTC熱敏電阻器的電阻熱敏電阻器的電阻溫度曲線溫度曲線10000100010010050100150200250T/C電電阻阻/T p1T p2(2) PTC(2) PTC的電阻的電阻溫度特性溫度特性PTC熱敏電阻的任務熱敏電阻的任務溫度范圍較窄。溫度范圍較窄。00expTTPRRBTT1TTP

36、TdRBRdT四、實驗步驟四、實驗步驟 1. 將溫度模塊上的恒流輸入和主控箱上的加將溫度模塊上的恒流輸入和主控箱上的加熱恒熱恒 流輸出銜接好。流輸出銜接好。 2. 將溫度控制器的將溫度控制器的SV窗口設置在窗口設置在50，然后，然后每隔每隔 5 設置一次。設置一次。 3. 將溫度模塊上的溫控將溫度模塊上的溫控pt100和主控箱上的和主控箱上的pt100輸輸 入相連。入相連。 4. 用萬用表丈量溫度模塊上的用萬用表丈量溫度模塊上的NTC和和PTC的的輸出。輸出。 圖圖3 傳感器實驗儀及溫度傳感器實驗模塊實物圖傳感器實驗儀及溫度傳感器實驗模塊實物圖記下每次設置溫度下的阻值，將結果填入下表：記下每次

37、設置溫度下的阻值，將結果填入下表： t()Rt()Rt()Rt()R表表1 NTC表表2 PTC五、本卷須知五、本卷須知 加熱器溫度不能加熱到加熱器溫度不能加熱到120以上，否以上，否那么將能夠損壞加熱器。那么將能夠損壞加熱器。六、思索題六、思索題 假設要用假設要用NTC丈量溫度，怎樣將其線丈量溫度，怎樣將其線性化？畫出它的線性化電路。性化？畫出它的線性化電路。七、實驗報告要求七、實驗報告要求 1. 根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)繪制出根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)繪制出NTC、PTC的特性的特性 曲線。曲線。 2. 歸納總結歸納總結NTC用作溫度丈量時應留意哪用作溫度丈量時應留意哪些問些問 題，主要運用在什么場所，

38、有哪些優(yōu)缺陷。題，主要運用在什么場所，有哪些優(yōu)缺陷。2HbPkYt)C6KfTo$w1FaOjXr(A5JdSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KeTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs(B5KeTn!w0F9NiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaOjXs(B5JeSn!v0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$w1FaOjXr(A5JdSm!v0E8NhWq&z3IcRl

39、Zu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KeTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs(B5KeTn!w0F9NiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaOjXs(B5JeSn!v0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$w1FaOjXr(A5JdSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaP

40、jYs)B5KeTn!w0F9NiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaPjXs(B5JeSn!v0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$x1FaOjXr(A5JdSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!w0F9NiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaPjXs(B5JeSn!v0E9

41、NiWq*z4IcRl#u+D7MgVs)B6KeTn$w0F9OiWr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0E9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSm!v0E9NhWq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A4JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiWr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1G

42、aPjYs(B5KeSn!w0E9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSn!v0E9NhWq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A5JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiXr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0F9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSn!v0

43、E9NhWq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A5JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiXr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0F9NiWr*z4IdRl%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr(A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!w0F9OiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x

44、1GaPjXs(B5JeSn!w0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$x1FaOjXr(A5JeSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr(A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A5JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiXr*A4JdRm#v+D8MhVq&

45、y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0F9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LiXr(A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!w0F9OiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaPjXs(B5JeSn!w0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$x1FaOjXr(A5JeSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr

46、(A4JdSm#v+E8MhVq)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSn!v0E9NhWq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A5JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiXr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0F9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQk$w1F9OiXr(A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!

47、w0F9OiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaPjXs(B5JeSn!w0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$x1FaOjXr(A5JeSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgYs(B5KeSn!w0E9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSn!v0E9NhWq*z3IcRl#u-D7MgUp%y2HbPkYt)B6KfTo$w1FaOiXr(A5JdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp

48、%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiXu+D7MgVp%y2HbQkYt)C6KfTo$x1FaOjXr(A5JdSm!v0E8NhWq&z3IcRlZu-D7LgUp%y2GbPkYs)B6KfTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!w0F9OiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GdSm!v+E8NhVq&z3IcQlZu-C7LgUp%x2GbPjYs)B6KeTn$w0F9OiWr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3H

49、cQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0E9NiWr*z4IdRl#u+D8MgYs)B6KfTn$w1F9OiXr*A4JdSm#v+E8MhVq&z3HcQlZt-C7LgUo%x2GaPjYs)B5KeTn!w0F9NiWr*A4IdRm#u+D8MhVp&y3HbQkZt-C6LfUo$x1GaPjXs(B5JeSn!v0E9NiWq*z4IcRl#u+D7MgVp%y2HbQkYt)F9OiWr*A4JdRm#v+D8MhVq&y3HcQkZt-C7LfUo%x1GaPjYs(B5KeSn!w0E9NiWr*z4IdRl#u+D8MgVp&y2HbQkZt)C6LfTo$x1GaOjXs(A5JeSm!v0E9NhWq*z3IcRl#u-D7Mg