一,、課程概述：

現(xiàn)代社會(huì)已進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代,，傳感器的應(yīng)用在我們周圍無(wú)處不在。因此,，學(xué)習(xí)與掌握常用傳感器的作用,、特性與工作原理尤為重要。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程,，不僅可以了解傳感器的基本概念與基本特性,，而且可以熟練掌握常用傳感器的基本特性、工作過(guò)程以及典型的應(yīng)用方法,，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā),、設(shè)計(jì)與調(diào)試等方面的技能。

傳感器種類繁多,，分類方法各異,。課程內(nèi)容選取溫度傳感器、光敏傳感器,、力敏傳感器,、超聲傳感器、磁敏傳感器,、氣敏傳感器等常用傳感器作為教學(xué)內(nèi)容,，通過(guò)引入典型的、趣味的,、實(shí)用的,、有一定技術(shù)含量的應(yīng)用案例開(kāi)展教學(xué),，重點(diǎn)關(guān)注傳感器的外特性及信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)、分析與應(yīng)用,，*高職高專,、應(yīng)用技術(shù)大學(xué)以及社會(huì)學(xué)習(xí)者對(duì)傳感器及應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)需求。

二,、授課目標(biāo)：

通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，可以是讀者了解傳感器的基本概念,，熟悉傳感器的分類方法與特性,，掌握常用傳感器的結(jié)構(gòu)、特性,、工作原理以及典型的應(yīng)用方法,，具備電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作,、調(diào)試與故障排查的基本技能,。

三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?xiàng)目一：?jiǎn)伪垭姌蛐阅軐?shí)驗(yàn)）：

1,、了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與使用方法,。

2、掌握電阻應(yīng)變式傳感器放大電路的調(diào)試方法,。

3,、掌握單臂電橋電路的工作原理和性能。

四,、實(shí)驗(yàn)所用單元：

電阻應(yīng)變式傳感器,、調(diào)零電橋、差動(dòng)放大器板,、直流穩(wěn)壓電源,、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架,。

五,、實(shí)驗(yàn)原理及電路：

1、電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),，其阻值發(fā)生變化,，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，其關(guān)系為：ΔR/ R＝Kε,，ΔR為電阻絲變化值,，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，ε為電阻絲長(zhǎng)度的相對(duì)變化量ΔL/ L,。通過(guò)測(cè)量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出,。

2,、電阻應(yīng)變式傳感如圖1-1所示。傳感器的主要部分是下,、下兩個(gè)懸臂梁,，四個(gè)電阻應(yīng)變片貼在梁的根部，可組成單臂,、半橋與全橋電路,，大測(cè)量范圍為±3mm。

1─外殼  2─電阻應(yīng)變片  3─測(cè)桿  4─等截面懸臂梁  5─面板接線圖

圖1-1  電阻應(yīng)變式傳感器

3,、電阻應(yīng)變式傳感的單臂電橋電路如圖1-2所示,，圖中R₁、R₂,、R₃為固定,，R為電阻應(yīng)變片，輸出電壓U_O＝EKε,，E為電橋轉(zhuǎn)換系數(shù),。

圖1-2 電阻式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)電路圖

六、實(shí)驗(yàn)步驟：

1,、固定好位移臺(tái)架,，將電阻應(yīng)變式傳感器置于位移臺(tái)架上，調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右,。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開(kāi)口處,，旋轉(zhuǎn)測(cè)微器測(cè)桿使其與電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)桿適度旋緊，然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母使電阻式應(yīng)變傳感器上的兩個(gè)懸梁處于水平狀態(tài),，兩個(gè)滾花螺母固定在開(kāi)口處上下兩側(cè),。

2、將實(shí)驗(yàn)箱（實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部已連接）面板上的±15V和地端,，用導(dǎo)線接到差動(dòng)放大器上,；將放大器放大倍數(shù)電位器RP₁旋鈕（實(shí)驗(yàn)臺(tái)為增益旋鈕）逆時(shí)針旋到終端位置。

3,、用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的正負(fù)輸入端連接,，再將其輸出端接到數(shù)字電壓表的輸入端；按下面板上電壓量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的20V檔按鍵（實(shí)驗(yàn)臺(tái)為將電壓量程撥到20V檔）,；接通電源開(kāi)關(guān),，旋動(dòng)放大器的調(diào)零電位器RP₂旋鈕，使電壓表指示向零趨近,，然后換到2V量程,，旋動(dòng)調(diào)零電位器RP₂旋鈕使電壓表指示為零；此后調(diào)零電位器RP₂旋鈕不再調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益電位器RP₁,。

4,、按圖1-2接線，R₁,、R₂,、R₃（電阻傳感器部分固定電阻）與一個(gè)的應(yīng)變片構(gòu)成單臂電橋形式。

5,、調(diào)節(jié)平衡電位器RP,，使數(shù)字電壓表指示接近零，然后旋動(dòng)測(cè)微器使電壓表指示為零,，此時(shí)測(cè)微器的讀數(shù)視為系統(tǒng)零位,。分別上旋和下旋測(cè)微器，每次0.4mm,，上下各2mm，將位移量X和對(duì)應(yīng)的輸出電壓值U_O記入下表中,。

表 1-1

七,、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告：

1、根據(jù)表1-1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),，畫出輸入/輸出特性曲線,，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差。

2,、傳感器的輸入電壓能否從＋5V提高到＋10V,？輸入電壓的大小取決于什么？

3,、分析電橋測(cè)量電阻式傳感器特性時(shí)存在非線性誤差的原因,。