目 录
实验二 温度传感器实验 5
实验三 光敏传感器实验 8
实验四 气敏、湿敏传感器实验 10
实验五 湿度测量仪的设计 13
实验六 酒精气体报警器 14
附录一 传感器安装示意图及面板示意图 15
附录二 实验仪面板图 17
附录三 电路原理图 18
附录四 CSY-998B+传感器实验仪简介 29
实验一 力敏传感器实验－金属箔式应变片
一、实验目的
1.了解金属箔式应变片、单臂电桥的工作原理和工作情况； 微孔抛光镜面加工2.验证金属箔式应变片单臂、半桥、全桥的性能及其相互关系。
二、实验基本原理
1.箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况
应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是做常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻中，电阻的相对变化率分别为，当使用一个应变片时，当二个应变片组成差动状态工作，则有用四个应变片组成差对工作，且，这分别构成单臂、半桥和全桥电路。由表达式可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
2. 实际使用的应变电桥的性能和原理。
已知单臂、半桥和全桥电路的分别为。根据戴维定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4×E×,电桥灵敏度于是对应单臂、半桥 和全桥的电压灵敏度分别为1/4×E、1/2×E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。这样在实际测量中可以简便很多了。
三、所需单元及其部件设置
1. 金属箔式应变片性能测试－单臂电桥
所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源。
旋钮初始位置：直流稳压电源打到F/V表打到2V档，差动放大增益最大。
2.金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥的比较
直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、测微头、双平行梁、应变片、主、副电源。
有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。
四、实验内容及其步骤
1.金属箔式应变片性能测试－单臂电桥
(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕衬底箔式结构小方薄片。上下两片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、做、右调节。
(2)将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（—）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连；开启主、电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使手机镜片F/V表显示为零，关闭主、副电源。
(3)根据图1接线。为电桥单元的固定电阻；为应变片。将稳压电源的切换开关置档，明星脸相似度F/V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调节电桥（慢慢的调），使F/V表显示为零。
图1－1
(4)将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化0使F/V表显示最小，再旋动测微头，使F/V表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。
等离子体发生器
(5)往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F/V表显示的值。建议每旋动测微头一周即记一个数值填入下表：
(6)据所得结果计算灵敏度（式中为梁的自由端位移变化，为相应F/V表显示的电压相应变化）。
(7)实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。
2.金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥的比较
(1)按“金属箔式应变片性能测试－单臂电桥”实验方法将差动放大器调零，关闭主、副电源。
(2)按图1－1接线，图中为工作片，r及为电桥平衡网络。
(3)调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器，使表头显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。
(4)旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭主、副电源：
(5)保持放大器增益不变，将固定电阻换为与工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥使F/V表显示表显示为零，重复（4）过程同样测得读书，填入下表：
(6)保持差动放大器增益不变，将废盐焚烧炉选型两固定电阻换成另两片受力应变片（即换成换成，）组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥同样使F/V表显示零。重复（4）过程将读出数据填入下表：
(7)在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。
五、实验注意事项
1. 金属箔式应变片性能测试－单臂电桥
(1)电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，目的是实验中组桥容易。
(2)做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。
(3)电位器在有的型号仪器中标为RD、RA。
2.金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥的比较
(1)在更换应变片时应将电源关闭。
(2)在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。
(3)在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。
(4)直流稳压电源不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。
(5)接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。
六、实验相关问题
1.本实验电路对直流稳压电源 和对放大器有何要求？
2.根据所给的差动放大器电路原理图（见附录），分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。
实验二 温度传感器实验
一、实验目的
1．了解PN结的结电压随温度变化的特性；
2．熟悉PN结温度传感器的结构、具体位置及工作情况。
3．了解NTC热敏电阻现象
二、实验基本原理
晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。它具有线性好、时间常数小（０.2～2秒）,灵敏度高等优点,测温度范围为－50℃～+150℃。其不足之处是离散性大，互换性较差。
热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：ＰＴＣ热敏电阻（正温度系数）与ＮＴＣ热敏电阻（负温度系数）。一般ＮＴＣ热敏电阻测量电阻范围较宽，主要用于温度测量；
而Ｐ视频客服系统TＣ突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中作自动消磁元件。有些功率ＰＴＣ也作为发热元件用。ＰＴＣ缓变型热敏电阻可用温度补偿或作温度测量。
一般的ＮＴＣ热敏电阻测温范围为：－５０℃～＋３００℃。热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。一般只适用于低精度的温度测度。
分压原理（略）。
三、所需单元及其部件设置
1．PN结温度传感器测温实验：
主、副电源、可调直流稳压电源、－15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V表、加热器、电桥、水银温度计（自备）、电吹风等。
旋钮初始位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小逆时针到底（1倍），电压放大器幅度最大4.5倍。
2．热敏电阻演示实验
加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、－１５Ｖ稳压电源、Ｆ／Ｖ表、主副电源。
四、实验内容及其步骤
1．PN结温度传感器测温实验
（1)了解PN结，加热器，电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。
（2）观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档，测量PN结正反向的结电压，得出其结果。
（3）把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线（51K）与PN结传感器的正向端相连，并按图2－1接好放大电路，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。
图2－1
（4）开启主、副电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温值（△t）。
（5）将－15V接入加热器（－15V在低频振荡器右下角），观察电压表读数的变化，因PN结温度传感器的温度变化灵敏度约为：－2.1mV/℃。随着温度的升高，其PN结电压将下降△V，该△V电压经差动放大器隔离传递（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S≈10mV/℃.待电压表读数稳定后,即可利用这一结果,将电压值转换成温度值,从而演示出加热器温度传感器出产生的温度值(△T)。此时该点的温度为△T+△t。
结论： 。
2．热敏电阻演示实验
（1）了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号，它是一个蓝或棕元件，封装在双平行振动梁上片梁的表面。
（2）将Ｆ／Ｖ表切换开关置２Ｖ档，直流稳压电源切换开关置±２Ｖ档，按图2－2接线，开启主、副电源，调整Ｗ１（ＲＤ）电位器，使Ｆ／Ｖ表指示为１００ｍＶ左右。这时为室温时的Ｖｉ。Vi＝ 。
（3）将－１５Ｖ电源接入加热器，观察电压表的读数变化：
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