实验五 直流激励时霍尔传感器的位移特性实验
一、实验目的
了解霍尔传感器的原理与应用。 二、实验仪器
霍尔传感器、测微头、分压器、电桥、差动放大器、数显电压表 三、实验原理
根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，其中KH为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。 四、实验内容与步骤
1． 将霍尔传感器安装到传感器固定架上，传感器引线接到对应的霍尔插座上。
按图5-1接线。 2． 开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片基本在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw2使数显表显示为零。
3． 分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1.
表5-1 位移与电压数据记录表 X（mm） U(mV)
图5-1 霍尔传感器直流激励接线图
五、实验报告
作出U－X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
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实验六 集成温度传感器的温度特性实验
一、实验目的
了解常用的集成温度传感器（AD590）基本原理、性能与应用。 二、实验仪器
智能调节仪、PT100、AD590、温度源、差动放大器、电压放大器、直流电压表
三、实验原理
集成温度传感器AD590是把温敏器件、偏置电路、放大电路及线性化电路集成在同一芯片上的温度传感器。其特点是使用方便、外围电路简单、性能稳定可靠；不足的是测温范围较小、使用环境有一定的限制。AD590能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，在一定温度下，相当于一个恒流源，一般用于－50℃－＋150℃之间温度测量。温敏晶体管的集电极电流恒定时，晶体管的基极-发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。本实验仪采用电流输出型集成温度传感器AD590，在一定温度下，相当于一个恒流源。因此不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有很好的线性特性。AD590的灵敏度（标定系数）为1?A/K，只需要一种＋4V～＋30V电源（本实验仪用+5V），即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为传感器调理电路单元中R2=350Ω）即可实现电流到电压的转换，使用十分方便。电流输出型比电压输出型的测量精度更高。
四、实验内容与步骤
1． 重复温度控制实验，将温度控制在50℃，在另一个温度传感器插孔中插入集成温度传感器AD590。
2． 如图6-1接线，将“AD590传感器”接至底面板“温度传感器”的“AD590”处。
3． 将“AD590”两端接到“差动放大器”输入端，“差动放大器”的输出接入“电压放大器”的输入，“电压放大器”的输出接直流电压表。
4． 打开直流电源开关，将“差动放大器”的输入端短接，将两个增益调节调至最大，调节调零电位器使直流电压表显示为零。
5． 拿掉短路线，按图6-1接线，并将AD590组成的分压电路接入电路中。将R6两端接到差动放大器的输入端，记下电压放大器的输出电压值。 6． 改变温度源的温度每隔50C记下电压放大器的输出值。直到温度升至1200C。并将实验结果填入表6-1。
表6-1温度与输出电压数据表 T（℃） Uo2（V）
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五、实验报告
由表6-1记录的数据计算在此范围内集成温度传感器的非线性误差。
图6-1 AD590传感器测温接线图
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实验七 光纤传感器的位移特性实验
一、实验目的
了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。 二、实验仪器
Y型光纤传感器、测微头、反射面、差动放大器、电压放大器、数显电压表 三、实验原理
反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图7-1所示，光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
图7-1 反射式光纤位移传感器原理
图7-2 光纤位移传感器安装示意图 四、实验内容与步骤
1． 光纤传感器的安装如图7-2所示，将Y型光纤结合处安装在传感器固定支架上，光纤分叉两端插入“光纤插座”中。探头对准镀铬反射板（铁质材料圆盘），固定在测微头上。按图26-3接线，电压放大器的输出接直流电压表。
2． 将测微头起始位置调到10cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。
3． 将“差动变压器”与“电压放大器”的增益调节旋钮调到中间位置。打开直流电源开关。
4． 将“电压放大器”输出端接到直流电压表（20V档），仔细调节调零电位器使电压表显示为零。
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5． 旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔0.1ｍｍ读出一次输
出电压Ｕ值，填入下表7-1。
表7-1 位移与电压数据记录表 X（mm） Uo(V)
图7-3 光纤位移传感器接线图
五、实验报告
根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其灵敏度和非线性误差。
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实验八 电子称的设计实验
一、实验目的
通过实验进一步掌握直流全桥的应用及电路的定标。 二、实验仪器
双杆式悬臂梁应变传感器、托盘、砝码、数显电压表、±5V电源、差动放大器、电压放大器、万用表 三、实验原理
电子称实验原理参考全桥测量原理，通过调节放大电路对电桥输出电压的放大倍数，使电路输出电压值为重量的对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成一台比较原始的电子称。
四、实验内容 1． 参考全桥测量的原理，利用应变传感器设计一个直流全桥的测量电路，并进行重量测量。
2． 写出实验原理、实验步骤以及电路连线，对实验结果进行列表、分析、计算，
画出其g－V曲线。 3． 从理论和实际测试系统两个方面找出产生误差的原因。 4． 在进行具体实验操作前先拟定实验方案，经实验指导教师审核通过后方能进入实验室操作。
五、实验报告
根据实验记录的数据，计算电子称的灵敏度S=ΔU/ΔW，非线性误差δf4。 六、注意事项
实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。因此，加在传感器上的压力不应过大（称重传感器量程为0.5Kg），以免造成应变传感器的损坏！
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