传 感 器 系 列 实 验 讲 义

中国科学技术大学物理实验教学中心

2014-9 实验安全

本系列实验常用到220V市电作为设备电源，有时用到热水，为了确保人员和设备的安全，请操作人员在操作前务必预习实验原理，实验过程中严格遵照安全提示操作，切记！

关于本实验

目前传感器系列实验有5个实验（见下表），共30套设备，实验时要求每人

操作一套设备。

一次实验课的基本任务是每人至少要完成2个实验，其中标“★”号是要求必做的实验。对于实验能力强的同学可以完成多于2个实验，我们会对其实验成绩酌情给予奖励。为了确保实验课程的顺利运行，超过16:30或者21:30后，原则上不安排基本任务之外的实验。 序 号 1 2 3 4 5

实验名称 电阻应变片传感器DIY电子秤 DIY温度控制系统&测记忆合金的恢复温度 压力传感器 气敏传感器 热释电传感器 实验套数 6 6 6 6 6 备注 ★ ★

怎么预习？

实验操作

为了避免触电、烫伤、损坏仪器等事故，操作过程中请严格遵守安全提示。每个实验写一份预习报告，包含：实验名称、目的、原理（简述）。

操作时请爱护仪器设备，如实记录原始数据。

实验报告

由预习报告、原始数据、数据处理三部分组成。其中数据处理部分只要求给

出以下内容： 1、绘制实验曲线；

2、写0~100字的实验结论。

传感器技术

传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或装置，它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号，传感器给出的信号是电信号，而它感受的信号不必是电信号，因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。目前传感器技术发展极为迅速，已经逐渐形成为一门新的学科，其应用领域十分广泛，如现代飞行技术、计算机技术、工业自动化技术以及基础研究等，传感技术已成为现代信息技术的三大基础之一。

传感器构成包括敏感元件、转换转置和电源。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。 转换装置是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信号。传感器种类分为物理型：利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基础；化学型：利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号；生物型：利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。 传感器的一般特性指输出信号与输入物理量之间的关系，理想情况：Y = ax， a为灵敏度系数

用电阻应变片传感器DIY电子秤

（详细原理可参考《大物实验》P192页的相关内容）

实验目的

1、 了解电阻应变片的组成、结构 2、 了解用电阻应变片称重的原理 3、 DIY电子秤 实验原理

1、 电阻应变式传感器的结构

右图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。 2、 电阻应变式传感器的原理

金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面，悬臂梁远端加砝码使它弯曲，有的表面受到拉伸，有的表面受到压缩。所以受到拉伸的电阻阻值变大，受到压缩电阻阻值变小。分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂、半桥或全桥），以电压表为平衡检测器。未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。做M-U图，是线性关系。对应三种情况，分别求出电桥灵敏度（单位质量变化引起电压的变化ΔU/ΔM）。

实验中采用如下图的电桥电路，电源电压为E，桥臂电阻均取1000.0?，悬