《传感器技术与应用.pdf

传感器技术与应用实验 王旗 东北大学 理学院 2008 年 8 月 传感器技术与应用实验 序 《传感器技术与应用》是一门理论性和实践性都很强的学科，实验占有很重要的地 位，许多理论问题需要通过实验来验证并加深理解。传感器的使用、检测方法及测试装 置也只有通过实验才能真正掌握。通过实验环节，不仅可以巩固所学的理论知识，加深 对基本概念的理解，而且还可以培养分析问题和解决问题的能力。 本课共设置了10 个实验，涉及到了差动变压器、电容式传感器、、压电式传感器、 电涡流传感器、光纤传感器、超声波传感器、光电传感器等多种传感器，涵盖了本门课 程中的主要内容。 编者 于2008 年8 月 - I - 传感器技术与应用实验 目 录 序I 1 传感器实验概述 1 1.1 传感器常用技术指标 1 1.2 传感器实验仪简介 3 2 传感器的位移特性实验 5 2.1 差动变压器的位移特性 5 2.2 电容式传感器的位移特性 7 2.3 电涡流传感器的位移特性 9 2.4 光纤传感器的位移特性 11 2.5 超声波传感器测量距离 13 3 现代传感器实验 14 3.1 压电式传感器测量振动 14 3.2 光电转速传感器的转速测量实验 15 3.3 气敏传感器 16 3.4 红外光热释电传感器 17 3.5 光敏电阻 21 - II - 传感器技术与应用实验 1 传感器实验概述 1.1 传感器常用技术指标 如何根据测试目的和实际条件，正确合理地选用传感器，是需要认真考虑的问题。 选择传感器主要考虑其静态特性、动态响应特性和测量方式等三个方面的问题，而静态 特性又包括灵敏度、线性度、精度等指标，动态响应特性包括稳定性、快速性等指标。 一、灵敏度 一般来说，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的 变化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度 时，要考虑以下几个问题。 (1)当传感器的灵敏度很高时，那些与被测信号无关的外界噪声也会同时被检测 到，并通过传感器输出，从而干扰被测信号。因此，为了既能使传感器检测到有用的微 小信号，又能使噪声干扰小?要求传感器的信噪比愈大愈好。也就是说，要求传感器本 身的噪声小，而且不易从外界引进干扰噪声。 (2)与灵敏度紧密相关的是量程范围。当传感器的线性工作范围一定时，传感器 的灵敏度越高，干扰噪声越大，则难以保证传感器的输入在线性区域内工作。不言而喻， 过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。 (3)如果被测量是一个向量，并且是一个单向量，就要求传感器单向灵敏度愈高 愈好，而横向灵敏度愈低愈好；如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器 的交叉灵敏度愈小愈好。 二、线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性 范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度 的基本条件。例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量 程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。 然而，对 任何传感器，保证其绝对工作在线性区域内是不容易的。在某些情况下，在许可限度内，