開放式傳感器實驗指導書

1、開放式傳感器實驗指導書開放式傳感器實驗開放式傳感器實驗?zāi)K可進行基本傳感器電路設(shè)計分析，典型傳感器結(jié)構(gòu)和原理，傳感器信號接口、放大、濾波、線性化，傳感器應(yīng)用等實驗。并可結(jié)合DRVI快速可重組虛擬儀器平臺、數(shù)據(jù)采集儀，可完成信號分析及信號處理等仿真實驗。圖 1-1傳感器實驗主板（如圖 1-1）包括：保護模塊、面包板、儀表放大器、PWM 控制輸出。I開放式傳感器實驗傳感器實驗主板使用說明：1. 電源以本公司生產(chǎn)的五芯線，從基礎(chǔ)實驗平臺引出或本公司生產(chǎn)的電源引出；開放式傳感器實驗箱本身提供了電源，可直接使用；2. Power Switch 是線路板電源開關(guān)，ON處表示接通線路板電源，OFF關(guān)斷線路板

2、電源；3. PWM Switch 是控制電壓（電機或燈電源）的開關(guān)，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻控制電壓的輸出；4. 兩個 BNC 為信號輸出（OUT1與 OUT2跳線的定義：1. 白色：信號；2. 黑色：GND；3. 紅色：+5V；4. 黃色：+12V；5. 藍色：-12V。元器件包括：傳感器、電機組件、光源組件、運算放大器、電阻、電容和其他元器件。II開放式傳感器實驗實 驗 目 錄一、電橋性能實驗.1實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗.5實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗.8實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗.9實驗四 直流全橋的應(yīng)用稱重實驗.10二、光電傳感器.11實驗一 光敏電阻的特性實驗.1

3、1實驗二 光敏電阻的光測量實驗.13實驗三 光敏二極管的光測量實驗.15實驗四 光敏三極管的光測量實驗.17實驗五 光電開關(guān)的光測量實驗.19三、溫度傳感器.22實驗一 鉑電阻溫度傳感器的特性及溫度測量.22實驗二 K型熱電偶的特性及溫度測量.25實驗三 二極管溫度傳感器的特性及溫度測量.28實驗四 三極管溫度傳感器的特性及溫度測量.30實驗五 集成溫度傳感器的特性及溫度測量.33四、其他傳感器.35實驗一 霍爾開關(guān)傳感器測速實驗.35實驗二 噪聲傳感器環(huán)境噪聲測量實驗.38III開放式傳感器實驗一、電橋性能實驗直流電橋原理在進行金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能實驗之前，我們有必要先來介紹一

4、下直流電橋的相關(guān)知識。電橋電路有直流電橋和交流電橋兩種。電橋電路的主要指標是橋路靈敏度、非線性和負載特性。下面具體討論有關(guān)直流電路和與之相關(guān)的這幾項指標。一、 平衡條件直流電橋的基本形式如圖1-1所示。R，R，R ，R 為電橋的橋臂電阻，R為其負載（可以1234L當R 時，電橋的輸出電壓V應(yīng)為L01R3V=E(0)1+ 2R R3+ 4R R當電橋平衡時，V0=0，由上式可得到RR=RR142 31 R3=R2 R4或（1-1）圖1-1式（1-1）秤為電橋平衡條件。平衡電橋就是橋路中相鄰兩橋臂阻值之比應(yīng)相等，橋路相鄰兩臂阻值之比相等方可使流過負載電阻的電流為零。1開放式傳感器實驗二、 平衡狀態(tài)

5、1.單臂直流電橋所謂單臂就是電橋中一橋臂為電阻式傳感器，且其電阻變化為R，其它橋臂為阻值固定不變，這時電橋輸出電壓VV為00 RR 413V=01E(1-2) RR R+ 1+ 1+124RR R 1131R設(shè)橋臂比n=，由于RR，分母中可忽略，輸出電壓便為2R11R11 RR1 43V=1E0RR1+ 1+ 24 R R 13這是理想情況，式（1-2）為實際輸出電壓，由此可求出電橋非線性誤差。實際的非線性特性曲線與理想線性曲線的偏差秤為絕對非線性誤差。則其相對線性誤差r為： R1R1V V R R r=00 =1=1（1-3） VR R1R11+ 1+ 0n2 RR R11111RR由此可見

6、，非線性誤差與電阻相對變化有關(guān)，當較大時，就不可忽略誤差了。111R下面來看電橋電壓靈敏度S 。在式（1-2）中，忽略分母中項，并且考慮到起始平衡條1V1 R3=R2 R4件，從式（1-2）可以得到RnV E0（1-4）1+ )n R212開放式傳感器實驗電橋靈敏度的定義為VVnS =V0=E（1-5）0RR+ )n 211RR11當n=1時，可求得S最大。也就是說，在電橋電壓E確定后，當R=R，R=R 時，電橋電壓靈V12341 R1V= E0（1-6）（1-7）11 R4R1+112R1R1Rr =1R2+1R11 RV E（1-8）（1-9）140R11S = E4V1R由上面四式可知，

7、當電源電壓E和電阻相對變化電壓靈敏度也是定值，與各橋臂阻值無關(guān)。一定時，電橋的輸出電壓，非線性誤差，12差動直流電橋（半橋式）若圖1-1中支流電橋的相鄰兩臂為傳感器，即R和R為傳感器，并且其相應(yīng)變化為R和 121R，則該電橋輸出電壓V0，當R=R R=R，R=R 時，則得20112341 RV= E012R11R上式表明，V 與成線性關(guān)系，比單臂電橋輸出電壓提高一倍，差動電橋無非線性誤差，10而且電壓靈敏度S為V1S = E2V比使用一只傳感器提高了一倍，同時可以起到溫度補償?shù)淖饔谩?開放式傳感器實驗3.雙差動直流電橋（全橋式）若圖1-1中直流電橋的四臂均為傳感器，則構(gòu)成全橋差動電路。若滿足R

8、=R=R=R，1234則輸出電壓和靈敏度為RV=E01R1S = EV由此可知，全橋式直流電橋是單臂直流電橋的輸出電壓和靈敏度的4倍，是半橋式直流電橋的輸出電壓和靈敏度的2倍。4開放式傳感器實驗實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R=KRL式中R為電阻絲電阻相對變化，K為 應(yīng)變靈敏系數(shù)，=為電阻絲長度相對變化，金屬LR箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(tài)變化、電橋的作用

9、完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對單臂電橋輸出電壓U =EK/4。01圖11，圖12是壓力傳感器的測量電路，由兩個部分組成。前一部分是采用三個運放構(gòu)成的儀表放大器，后面的放大器將儀表放大器的輸出電壓進一步放大。R28 是電橋的調(diào)零電阻，R42是整個放大電路的調(diào)零電阻，R29，R40 調(diào)整運放增益。儀表放大器因為輸入阻抗高，共模抑制能力好而作為電橋的接口電路。其增益可用下式表示：2 30RA（1+）R29圖115開放式傳感器實驗圖 12三、需用器件與設(shè)備：1、應(yīng)變式傳感器實驗臺；2、應(yīng)變式傳感器；3、砝碼；4、跳線；5、350電阻；6、四、實驗步驟：1、根據(jù)圖（2-

10、1）所示，應(yīng)變式傳感器已經(jīng)裝在傳感器試驗臺上。傳感器中各應(yīng)變片上的 R1、R2、R3、R4 接線顏色分別為黃色、藍色、紅色、白色，可用萬用表測量同一種顏色的兩端判別，R =R =R =R =350。12346開放式傳感器實驗R29順時針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進行差動放大器調(diào)零，方法為將差動放大器的正、負輸入端（電路板上的TEST1與TEST2）與地短接，輸出端OUT與電路板上的IN1或IN2相連，調(diào)節(jié)電路板上調(diào)零電位器R42，輸出的電壓讀數(shù)R29、R42的位置一旦確定，就不能改變。一直到做完實驗三為止）3、電路板上的R25、R26、R27接入350電阻，將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變片R接入電1

11、路板上的R24，作為一個橋臂與電路板上的R25、R26、R27 接成直流電橋。檢查接線無誤后，接通電源。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器R28，使電路板上的TEST1與TEST2之間輸出的壓降為零。4、在托盤上放置一只砝碼，讀取電壓數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的電壓值，直到1Kg砝碼加完。記下實驗結(jié)果填入表1-1中，關(guān)閉電源。電壓（mv）U5、根據(jù)表1-1計算系統(tǒng)靈敏度S=（輸出電壓變化量與重量變化量之比）和非線性誤差：W =m/y 100%式中m為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：y 滿量1F S。F S。程輸出平均值，此處為1Kg。五、思考題單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：1.正（

12、受拉）應(yīng)變片2.負（受壓）應(yīng)變片3.正、負應(yīng)變片均可。7開放式傳感器實驗實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗一、實驗?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。二、基本原理：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性U =EK /2得到改善。當應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓。測量電路同實02驗一。三、需用器件與設(shè)備：同實驗一。四、實驗步驟：1. 傳感器安裝同實驗一。做實驗（一）步驟2，實驗?zāi)０宀顒臃糯笃髡{(diào)零。2. 電路板上的R25、R27接入350電阻，將應(yīng)變式傳感器的紅色（或白色）線連接的應(yīng)變片接入電路板上的R25、R27 接成直流電橋。檢查接線無誤后，

13、接通電源。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器R28，使電路板上的TEST1與TEST2R24 應(yīng)和R26 片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。實驗步驟3、4同實驗一中的步驟4、5，將實驗數(shù)據(jù)記入表1-2，計算靈敏度S=U/W，非線性誤差 。若實驗時無數(shù)值顯示說明R24 與22R26 為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換一個應(yīng)變片。表1-2半橋測量時，輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）五、思考題：半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊 （2）鄰邊。8開放式傳感器實驗實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。應(yīng)變片初始阻值：R =R =R

14、=R ，其變化值R =R =R =R 時，其橋路輸出電壓U =EK 。Q234Q23403其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。測量電路同實驗一。三、需用器件與設(shè)備：同實驗一。四、實驗步驟：1、 傳感器安裝同實驗一。2、 將應(yīng)變式傳感器的紅色、白色線連接的應(yīng)變片接入電路板上的 R24，R27，將黃色、藍色線連接的應(yīng)變片接入電路板上的R25、R26，實驗方法與實驗二相同。將實驗結(jié)果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。表1-3 全橋電路輸出電壓與加負載重量值。重量（g）電壓（mv）五、思考題：全橋測量中，當兩組對邊（R、R為對邊）電阻值R相同時即R=R=R=R，而R

15、R時，是否13Q23412 （2）不可以。9開放式傳感器實驗實驗四 直流全橋的應(yīng)用稱重實驗一、實驗?zāi)康模毫私鈶?yīng)變傳感器的應(yīng)用及電路標定。二、基本原理：電子秤實驗原理為實驗三，全橋測量原理，通過對電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對應(yīng)值，電壓量綱（g）即成為一臺原始電子秤。測量電路同實驗一。三、需用器件于單元：1. 應(yīng)變式傳感器實驗臺；2. 應(yīng)變式傳感器；3. 砝碼；4. 跳線。四、實驗步驟：1、按實驗一中 2 的步驟，將差動放大器調(diào)零，接通電源，調(diào)節(jié)電橋平衡電位器 R28，使電路板上的 TEST1 與 TEST2 之間輸出的壓降為零。2、應(yīng)變式傳感器的應(yīng)變片接線同實驗三；3、將 1000g 砝碼

16、置與傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器 R40（增益）與 R29（增益即滿量程調(diào)節(jié)）使輸出電壓為 4V；4、拿去托盤上所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器 R42（零位調(diào)節(jié)）使輸出電壓為零；5、參考DRLab 工程測試實驗指導書中的相關(guān)實驗力傳感器標定及稱重實驗。6、把砝碼依次放在托盤上，填入下表 1-4。電壓（mv）根據(jù)上表，計算誤差與非線性誤差。10開放式傳感器實驗二、光電傳感器實驗一 光敏電阻的特性實驗一、實驗?zāi)康模毫私夤饷綦娮璧墓庹仗匦院头蔡匦缘然咎匦浴６⒒驹恚涸诠饩€的作用下，電子吸收光子的能量從鍵合狀態(tài)過度到自由狀態(tài)。引起電導率的變化，這種現(xiàn)象成為光電導效應(yīng)。光電導效應(yīng)是半導體材料的一種體效應(yīng)。光

17、照愈強，器件本身電阻愈小?；谶@種效應(yīng)的光電器件稱為光敏電阻。光敏電阻的符號如圖1 所示。用來制作光敏電阻的典型材料有硫化鎘(CdS)及硒化鎘(CdSe) CdS 或 CdSe 受光照后的阻值變化也越大，故通常將沉積膜做成“弓”字形，以增大其面積。光敏電阻工作時的響應(yīng)速度較慢，如CdSe 光敏電阻的響應(yīng)時間約為 10msCdS 的響應(yīng)時間約為 100ms。因此，光敏電阻通常都工作于直流或低頻狀態(tài)下。光敏電阻無極性，其工作特性與入射光光強、波長和外加電壓有關(guān)。圖 11三、需用元件與設(shè)備：1、 傳感器實驗主板2、 光電實驗臺架；3、 CdS 光敏電阻；4、 電阻：2k 1；5、 光源。11開放式傳

18、感器實驗四、實驗步驟：1、如圖12所示，在傳感器實驗電路板上搭建好電路，CdS光敏電阻無極性；圖122、 安裝好光源和光敏電阻。把照度計探頭扣在光源安裝盒上面，調(diào)節(jié)光源亮度，使照度計顯示100Lx；3、 拿開照度計探頭，把光敏電阻的安裝盒貼近光源安裝盒，遮住外界光線。讀取電路輸出的電壓值；4、 11，并作曲線圖；5、 DRVI表11強度（Lx）電壓 V500電壓（V）光照度（Lx）圖1-3 光敏電阻光照特性曲線12開放式傳感器實驗實驗二 光敏電阻的光測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私夤饷綦娮柙谡斩葴y量方面的應(yīng)用，掌握基本的照度測量電路。二、基本原理；光敏電阻的光電流隨光照強度變化而變化，它們之間的關(guān)系

19、是非線性的，基本呈對數(shù)特性。若采用簡單元件對光電流進行對數(shù)壓縮，就可以構(gòu)成等間隔刻度的照度計。對數(shù)壓縮元件采用對數(shù)二極管。1Lux 以上的照度范圍，采用一般的整流二極管就可以獲得期望的特性。三、需用元件和設(shè)備：1傳感器實驗電路板；2光電實驗臺架；3CDS光敏電阻；4電阻：100 1，2K 2，；5二極管IN4148；6運算放大器OP07710k 可調(diào)電阻；8跳線若干；9光源。四、 實驗步驟：1. 按圖2-3；2. 安裝好光源和光敏電阻。把照度計探頭扣在光源安裝盒上面，調(diào)節(jié)光源亮度，使照度計顯示100Lx；3. 拿開照度計探頭，把光敏電阻的安裝盒貼近光源安裝盒，遮住外界光線。讀取電路輸出的電壓值

20、；4. 21，并作曲線圖；5. DRVI表21電壓 V70013開放式傳感器實驗電壓（V）光照度（Lx）圖21 光敏電阻光照特性曲線圖22 對光電流進行對數(shù)壓縮的照度計原理圖圖23照度與電壓的關(guān)系，用y=kx+b表示。算出k值和b值。則知道輸出的電壓即可知道環(huán)境的照度。對比光敏電阻測得的值和照度計測得的值，考慮產(chǎn)生誤差的原因。14開放式傳感器實驗實驗三 光敏二極管的光測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私夤饷舳O管的工作原理和特性。二、基本原理：根據(jù) PN 結(jié)反向特性可知，在一定反向電壓范圍內(nèi)，反向電流很小且處于飽和狀態(tài)。此時，如果無光照射PN 結(jié)，則因本征激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量有限，反向飽和電流保持

21、不變，在光敏二極管中稱為暗電流。當有光照射PN 結(jié)時，結(jié)內(nèi)將產(chǎn)生附加的大量電子空穴對（稱PN 結(jié)的電流隨著光照強度的增加而劇增，此時的反向電流稱為光電流。光敏二極管是根據(jù)硅 PN 結(jié)受光照后產(chǎn)生的光電效應(yīng)原理制成的。光敏二極管具有光生伏特效應(yīng)，當入射光的強度發(fā)生變化，通過光敏二極管的電流隨之變化，于是在光敏二極管的兩端電壓也發(fā)生變化。光照時導通，光不照時，處于截止狀態(tài)，光電流和照度成線性關(guān)系。光敏二極管工作于反向偏壓下，其光譜響應(yīng)特性主要由半導體材料中所摻的雜質(zhì)所決定。光敏二極管的最大工作頻率為幾十 MHz。三、需要的元件和設(shè)備：1. 傳感器實驗電路板；2. 光電實驗臺架；3. 光敏二極管(有

22、小缺口的一端為正極)；4. 10K 電阻；5. 0.1uF 電容；6. 運算放大器 OP07；7. 跳線若干；8. 光源。四、實驗步驟1、 按圖 3-3；2、 安裝好光源和光敏二極管。把照度計探頭扣在光源安裝盒上面，調(diào)節(jié)光源亮度，使照度計顯示 100Lx；3、 拿開照度計探頭，把光敏二極管的安裝盒貼近光源安裝盒，遮住外界光線。讀取電路輸出的電壓值；15開放式傳感器實驗4、 21，并作曲線圖；5、 DRVI表21電壓 V電壓（V）光照度（Lx）圖31 光敏二極管光照特性曲線圖32圖3316開放式傳感器實驗實驗四 光敏三極管的光測量實驗一、 實驗?zāi)康模毫私夤饷羧龢O管的工作原理和特性。二、 基本原理

23、：光敏三極管也是利用硅PN結(jié)的光電效應(yīng)制成的。光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結(jié)作為感光面，光敏三極管實質(zhì)上是一種相當于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。光敏三極管使用時，其基極通常開路，基極集電極產(chǎn)生的光感生電流直接饋入基極，并被三極管放大，因此光敏三極管的靈敏度比光敏二極管大得多，通常要大100多倍。光敏三極管的最大工作頻率只有幾百kHz。一般光敏三極管只引出E、C兩個電極，其光電特性時非線性的，廣泛應(yīng)用于光電自動控制領(lǐng)域。圖4-1光敏三極管等效電路三、 需要的元件和設(shè)備：1. 傳感器實驗電路板；2. 紅外發(fā)光管；3. 光敏三極管

24、；4. 2K 電阻；5. 跳線若干。17開放式傳感器實驗四、 實驗步驟：14-3在傳感器實驗電路板上搭建好電路，仔細檢查連線，確保無誤，可參考接線圖5-2；2觀察輸出的電壓值是否為低，然后用紙片遮擋在紅外發(fā)光管和光敏三極管之間，觀察輸出的電壓值是否為高；3安裝直流電機套件，使小飛輪遮擋在紅外發(fā)光管和光敏三極管之間。用手輕輕旋轉(zhuǎn)飛輪，觀察輸出的電壓，當飛輪上面的小孔通過光電開關(guān)時，輸出低電壓，小孔轉(zhuǎn)過去后輸出高電壓，如果電壓不是這樣變化的，調(diào)節(jié)紅外發(fā)光管和光敏三極管的相對位置；圖4-2三極管仰視圖（從底部往上看）圖4-24已知發(fā)訊齒輪齒數(shù)的情況下，測得的傳感器輸出信號脈沖的頻率就可以計算出直流電

25、機的轉(zhuǎn)速。如小孔孔數(shù)為N，轉(zhuǎn)速為n，脈沖頻率為f，則有：n=f/N 。通常，轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)/分鐘，所以要在上述公式的得數(shù)再乘以60，才能轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，即n=60f/N。5打開腳本“開放式傳感器-光敏三極管速度測量”進行轉(zhuǎn)速測量，所行到的輸出波形如圖。圖4-318開放式傳感器實驗實驗五 光電開關(guān)的光測量實驗一、 實驗?zāi)康模毫私馔干涫焦怆婇_關(guān)的原理和應(yīng)用。二、 基本原理：光電開關(guān)可以由一個光發(fā)射管和一個接收管組成。當發(fā)射管和接收管之間無物體遮擋時，接收管由光電流產(chǎn)生，輸出低電平電壓。當發(fā)射管和接收管之間有物體遮擋時，接收管截止，輸出高電平電壓。可以利用光電開關(guān)的這種特性來進行零件計數(shù)等。三、 需要的元

26、件和設(shè)備：1. 傳感器實驗電路板；2. 直流電機組件；3. 光電開關(guān)；4. 電阻：470 1、10K 1；5. 跳線若干。四、 實驗步驟：1、 按圖 5-1，在傳感器實驗電路板上搭建好電路，仔細檢查連線，確保無誤，可參考接線圖5-2；圖 5119開放式傳感器實驗圖 522、 觀察輸出的電壓值是否為低，然后用一紙片遮擋在發(fā)射管和接收管之間，觀察輸出的電壓值是否為高；3、 加上直流電機套件，使小飛輪遮擋在發(fā)射管和接收管之間。用手輕輕旋轉(zhuǎn)飛輪，觀察輸出的電壓，當飛輪上面的小孔通過光電開關(guān)時，輸出低電壓，小孔轉(zhuǎn)過去后輸出高電壓，如果電壓不是這樣變化的，調(diào)節(jié)光電開關(guān)同飛輪的相對位置；對照圖 53；圖 5

27、320開放式傳感器實驗4、 在已知發(fā)訊齒輪齒數(shù)的情況下，測得的傳感器輸出信號脈沖的頻率就可以計算出直流電機的轉(zhuǎn)速。如小孔孔數(shù)為N，轉(zhuǎn)速為n，脈沖頻率為f，則有：n=f/N 。通常，轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)/分鐘，所以要在上述公式的得數(shù)再乘以 60，才能轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，即 n=60f/N。5、 打開腳本“開放式傳感器-光電對管速度測量”進行轉(zhuǎn)速測量，所行到的輸出波形如圖 54。圖 5421開放式傳感器實驗三、溫度傳感器實驗一 鉑電阻溫度傳感器的特性及溫度測量一、實驗?zāi)康模毫私忏K電阻的溫度特性與應(yīng)用。二、基本原理：金屬鉑電阻的性能十分穩(wěn)定，在260630之間，鉑熱電阻用作標準溫度計；在 0630之間鉑電阻與溫度呈

28、如下關(guān)系：Rt=R （1ATBT2）0式中：R 1000；A0.397497310 ；B0.5897310 6。20恒壓型的鉑測溫電路如圖 11，該電路也是常用的測溫電路之一。其中Vin 為恒定輸入電壓；W1 用于零點調(diào)整；W2用于范圍調(diào)整。該電路的輸出電壓 Vout 為：R RVout=Vin(11)( 1+ 0+ )( 1+ 0)R R R R R由式（11）可知，在恒壓條件下，其輸出電壓取決于Vin 和 R1。當R122K，Vin10V時，在0100范圍內(nèi)，電路靈敏度為1.89mV/（由式11推導）。為了使用方便，得到10mV/溫度靈敏度，運算放大器的增益應(yīng)調(diào)為 5.29 倍。三、需要的

29、元件和設(shè)備：1實驗電路板；2鉑電阻；3金屬膜電阻:1M 4、47K 1、22K 2、1K 1；450 可調(diào) V、10K 可調(diào) 2；5運算放大器 AD548；6跳線若干；7萬用表，溫度計。四、實驗步驟：1、 用萬用表測量鉑電阻常溫下的阻值和接觸熱源（手、熱水等）后的阻值；由式（11）來得出測量物的溫度；2、 按圖 11 在實驗電路板上搭建好電路，仔細檢查接線，可參照接線圖 12；22開放式傳感器實驗3、 用相當于0的電阻值的1K電阻代替鉑電阻于電路連接。打開電源，觀察電壓，用電位器W1 調(diào)整零點。4、 連接一只相當于100的電阻1.385K100W2調(diào)整增益，使輸出電壓為1V；5、 用鉑電阻換下

30、替代電阻，進行溫度測量，并用溫度計進行驗證。完成下面表格填寫；6、 作溫度特性曲線；7、 DRVI表11溫度（）電壓 （mV）輸出電壓（mV）溫度（）23開放式傳感器實驗圖1224開放式傳感器實驗實驗二 K型熱電偶的特性及溫度測量一實驗?zāi)康模毫私鉄犭娕嫉臏囟忍匦耘c應(yīng)用二基本原理：K 型熱電偶的溫差電勢表：表11+600+8.137 +12.207 +16.395 +20.640 +24.902（mV）K型熱電偶的溫差電勢近似公式為：V00.776+24.9952Vin0.037332Vin(mV)2(21)根據(jù)表11所示，K型熱電偶的溫差電勢，在0時，溫差電勢是0，600時對應(yīng)的溫差電勢是24

31、.902mV。為實現(xiàn)0600時對應(yīng)的溫差電勢的放大，且對于0600的溫差電勢，放大器輸出06000mV，故運算放大器的增益為240.94倍。三需要的元件和設(shè)備：1實驗電路板；2K 型熱電偶；3運算放大器OP07；41.3 K、300 K電阻；533 K可調(diào)電阻；6跳線若干；7溫度計，熱源。25開放式傳感器實驗四實驗步驟：1搭建電路如圖 21 所示，仔細檢查接線,可參照接線圖 22，最后接入熱電偶；圖 21圖 222將電偶貼近熱源，調(diào)節(jié)電位器W1，使運放輸出電壓滿足10mV/。調(diào)節(jié)熱源溫度，反復(fù)調(diào)節(jié)電位器，使其滿足要求；26開放式傳感器實驗3因為此電路不帶冷端補償，所以熱電偶測得溫度應(yīng)該加上室溫

32、。將測得結(jié)果填入下表；4做出溫度特性曲線；5 DRVI表21電壓（mV）輸出電壓（mV）溫度（）27開放式傳感器實驗實驗三 二極管溫度傳感器的特性及溫度測量一、實驗?zāi)康模汗瓒O管用于溫度測量具有簡單價廉的優(yōu)點。通過實驗了解PN 結(jié)溫度傳感器的工作原理和測量應(yīng)用。二、基本原理：二極管的輸出電壓為：V VgKT（31）式中 Vg 為禁帶寬度，T 為絕對溫度。當電流一定時，K 為常數(shù)。因此，PN 結(jié)兩端的電壓于溫度成線性關(guān)系。三、需要的元件和設(shè)備：1 實驗電路板；2 溫敏二極管；3 運算放大器 LM358；4 電阻：22K2，100K 2，500K 1；5 5K可調(diào)電阻；6 跳線若干。四、實驗步驟：

33、1. 如圖 31，在實驗電路板上搭建電路，仔細檢查接線，可參照接線圖 32；2. 將二極管冰水混合物，以此作 0裝置，調(diào)整電位器 W1，使運算放大器輸出零；3. 將二極管貼近熱源，記錄運放的輸出電壓；4. 調(diào)節(jié)熱源溫度，重復(fù)步驟 2，完成下表的填寫；5. 作出溫度特性曲線；6. DRVI 表 11電壓（mV）28開放式傳感器實驗輸出電壓（mV）溫度（）圖 31。圖 3229開放式傳感器實驗實驗四 三極管溫度傳感器的特性及溫度測量一實驗?zāi)康模喝龢O管可以制成高精度、超小型的溫度傳感器，它能大批量生產(chǎn)，價格低廉。利用集成電路制作工藝，可與放大電路一起制成集成化的溫度傳感器。通過本實驗，了解三極管的溫

34、度特性以及溫度測量電路。二基本原理：由晶體管的特性分析知道，硅三極管的Vbe電壓與絕對溫度T和集電極電流Ic之間由如下關(guān)系：kTQaTyIcVbeEg（）ln（）式中：Eg為PN結(jié)的禁帶寬度；為與基極偏壓有關(guān)的常數(shù)；為由基區(qū)少數(shù)載流子的溫度特性決定的常數(shù)；Q 為單位電荷；k為波耳茲曼常數(shù)。因此，當Ic恒定時，在溫度不太高的情況下，Vbe與溫度T成線性關(guān)系。三需要的元件和設(shè)備：1實驗電路板；2三極管溫度傳感器；3運算放大器OP07；420K，100K電阻；5聚苯烯電容104uF；6跳線若干。四實驗步驟：1、 如圖41，在實驗電路板上搭建電路，仔細檢查接線, 可參照接線圖42；2、 將三極管貼近熱源，記錄運放的輸出電壓；30開放式傳感器實驗3、 調(diào)節(jié)熱源溫度，重復(fù)步驟 2，完成下表的填寫；4、 作出溫度特性曲線；5、 DRVI 表 11電壓（mV）輸出電壓（mV）溫度（）圖 4131開放式傳感器實驗圖 4232開放式傳感器實驗實驗五 集成溫度傳感器的特性及溫度測量一實驗?zāi)康模毫私饧蓽囟葌鞲衅鰽D590的工作原理，掌握溫度測量電路。二基本原理：AD590的輸出電流與絕對溫度成比例，像一個高阻抗的恒流源。電流與溫度的關(guān)系為1uA/K。AD590應(yīng)用中不需要采用線性電路，精密電壓放大器，電阻測量電路