生物医学传感器实验-课件

生物医学传感器实验ppt课件生物医学传感器实验 ppt课件1生物医学传感器实验-课件2生物医学传感器实验-课件3一、实验目的一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，半桥工了解金属箔式应变片的应变效应，半桥工作原理和性能。作原理和性能。二、实验器材二、实验器材 应变式传感器实验模板、砝码、数显表、应变式传感器实验模板、砝码、数显表、15V 15V电源、电源、5V5V电源、万用表。电源、万用表。一、实验目的二、实验器材三、基本原理三、基本原理 金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为：金属的电阻表达式为：三、基本原理 金属的电阻表达式为：用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路将机械变化电阻值发生相应变化。通过转换电路将机械变化转换为相应的电压或电流的变化。转换为相应的电压或电流的变化。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在 将两个应变片接入电桥的相邻臂中，若使一个应变将两个应变片接入电桥的相邻臂中，若使一个应变片受拉，另一个受压，称为片受拉，另一个受压，称为半桥差动电路半桥差动电路,如图如图1 1所示。所示。若若 R1=R2，R3=R4，34图图1 半桥电半桥电路路 将两个应变片接入电桥的相邻臂中，若使一个应变片受拉，四、实验步骤：四、实验步骤：1.应变式传感器安装应变式传感器安装 应变片的安装位置应变片的安装位置如图如图2，应变式传感器，应变式传感器已装到应变传感器模已装到应变传感器模块上。传感器中各应块上。传感器中各应变片已接入模板左上变片已接入模板左上方的方的R1、R2、R3、R4（如图（如图3示）示）。图图2 应变式传感器安装示意图应变式传感器安装示意图四、实验步骤：图2 应变式传感器安装示意图应变片接口应变片接口图图3 应变传感器模块应变传感器模块应变片接口图3 应变传感器模块2.2.进行差动放大器调零进行差动放大器调零 将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端控箱面板上数显电压表输入端Vi相连。检查无误后，相连。检查无误后，合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位器器Rw3，使数显表显示为零。如图，使数显表显示为零。如图4所示。所示。2.进行差动放大器调零 将差放的正、负输入端与地短接图图4 4 差动放大器调零差动放大器调零 图4 差动放大器调零 R2应和应和R1受力状态受力状态相反，即将两片受力相相反，即将两片受力相反的电阻应变片作为电反的电阻应变片作为电桥的相邻边。桥的相邻边。接入桥路电源接入桥路电源5V，调节电桥调，调节电桥调零电位器零电位器Rw1进行进行桥路调零。桥路调零。图图5 5 接线接线3.3.接线接线 R2应和R1受力状态相反，即将两片受力相反的电阻应变4.4.实验记录实验记录 在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，直到直到200g200g砝码加完。记下实验结果填入下表。砝码加完。记下实验结果填入下表。表表1 1 半桥测量时，输出电压与加负载重量值半桥测量时，输出电压与加负载重量值4.实验记录表1 半桥测量时，输出电压与加负载重量值五、注意事项五、注意事项 1.不要在砝码盘上放置超过不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容的物体，否则容 易损坏传感器。易损坏传感器。2.电桥的电压为电桥的电压为5V，绝不可错接成，绝不可错接成15V，否，否 则可能烧毁应变片。则可能烧毁应变片。六、思考题六、思考题 半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片 接入电桥时，应放在：接入电桥时，应放在：(1)对边对边(2)邻边。邻边。五、注意事项六、思考题七、实验报告要求七、实验报告要求 1.1.记录实验数据，并绘制出半桥时传感器的特性记录实验数据，并绘制出半桥时传感器的特性 曲线。曲线。2.2.根据实验数据计算系统灵敏度根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差及非线性误差七、实验报告要求2.根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差生物医学传感器课题组生物医学传感器课题组高凤梅高凤梅Email:mei_ 实验二实验二 金属箔式应变片金属箔式应变片 全桥性能实验全桥性能实验生物医学传感器课题组实验二 金属箔式应变片一、实验目的一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，全桥工作了解金属箔式应变片的应变效应，全桥工作原理和性能。原理和性能。二、实验器材二、实验器材 应变式传感器实验模板、砝码、数显表、应变式传感器实验模板、砝码、数显表、15V电源、电源、5V电源、万用表。电源、万用表。一、实验目的二、实验器材三、基本原理三、基本原理 金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为：金属的电阻表达式为：三、基本原理 金属的电阻表达式为：用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为相应通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化。的电压或电流的变化。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测电桥平衡时，电桥平衡时，则，则电桥平衡条件为：电桥平衡条件为：R1R4=R2R3当当R 时，电桥的输出电压时，电桥的输出电压21图图1 测量桥路测量桥路电桥平衡时，则电桥平衡条件为：当当R ，应变片阻值和应变量相同时应变片阻值和应变量相同时，电压输出为：电压输出为：半桥时：半桥时：全桥时：全桥时：全桥测量时，与半桥相比，输出电压增大全桥测量时，与半桥相比，输出电压增大一倍。输出灵敏度提高，非线性得到改善。一倍。输出灵敏度提高，非线性得到改善。当R ，应变片阻值和应变量相同时，全四、实验步骤：四、实验步骤：1.安装应变片安装应变片 应变片的安装位置如应变片的安装位置如图图1所示，应变式传感所示，应变式传感器已装到应变传感器模器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变块上。传感器中各应变片已接入模板左上方的片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4（如（如图图2示）示）。图图2 应变式传感器安装示意图应变式传感器安装示意图四、实验步骤：图2 应变式传感器安装示意图应变片接口应变片接口图图3 应变传感器模块应变传感器模块应变片接口图3 应变传感器模块2.2.进行差动放大器调零进行差动放大器调零 将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端控箱面板上数显电压表输入端Vi相连。检查无误后，相连。检查无误后，合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位器器Rw3，使数显表显示为零。，使数显表显示为零。2.进行差动放大器调零 将差放的正、负输入端与地短接图图4 差动放大器调零接线图差动放大器调零接线图 图4 差动放大器调零接线图 3.按右图接线按右图接线 应变片接入桥路。应变片接入桥路。注意将注意将 两受力相两受力相反的电阻应变片作反的电阻应变片作为电桥的相邻边。为电桥的相邻边。接入桥路电源接入桥路电源5V，调节电桥调零电调节电桥调零电位器位器Rw1，进行桥，进行桥路调零。路调零。图图5 全桥接线图全桥接线图 3.按右图接线图5 全桥接线图 4.放砝码放砝码 在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，直到直到200g砝码加完。记下实验结果填入下表。砝码加完。记下实验结果填入下表。表表1 1 输出电压与加负载重量值记录表输出电压与加负载重量值记录表4.放砝码 表1 输出电压与加负载重量值记录表五、注意事项五、注意事项 1.不要在砝码盘上放置超过不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容的物体，否则容 易损坏传感器。易损坏传感器。2.电桥的电压为电桥的电压为5V，绝不可错接成，绝不可错接成15V，否，否 则可能烧毁应变片。则可能烧毁应变片。六、思考题六、思考题 全桥测量时四片不同受力状态的电阻应变片全桥测量时四片不同受力状态的电阻应变片 接入电桥时，应放在：（接入电桥时，应放在：（1）对边（）对边（2）邻边。）邻边。五、注意事项七、实验报告要求：七、实验报告要求：1.1.记录实验数据，并绘制出全桥时传感器的特性记录实验数据，并绘制出全桥时传感器的特性 曲线。曲线。2.2.根据实验数据计算系统灵敏度根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差及非线性误差七、实验报告要求：2.根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误实验三实验三 电容式传感器的位移电容式传感器的位移特性实验特性实验生物医学传感器课题组生物医学传感器课题组高凤梅高凤梅Email:mei_ 实验三 电容式传感器的位移特性实验生物医学传感器课题组一、实验目的一、实验目的 了解电容式传感器结构及其特点。了解电容式传感器结构及其特点。二、实验器材二、实验器材 电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压数显单元、直流稳压 一、实验目的 二、实验器材 用用两两块块金金属属平平板板作作电电极极可可构构成成电电容容器器，当当忽忽略边缘效应时，其电容略边缘效应时，其电容C为：为：A极板相对覆盖面积；极板相对覆盖面积；d极板间距离；极板间距离；电容极板间介质的介电常数。电容极板间介质的介电常数。三、基本原理三、基本原理 图图1 电容器原理图电容器原理图Ad 用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，三种基本类型三种基本类型：l变面积型变面积型(A)型型l变极距变极距(变间隙变间隙)(d)型型l变介电常数变介电常数()型型 在在d、A和和三个参数中，保持其中两个不变，改变三个参数中，保持其中两个不变，改变另一个参数就可以使电容量另一个参数就可以使电容量C发生改变。发生改变。电容式传感器就是利用电容器的原理，将被测非电容式传感器就是利用电容器的原理，将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器件。电量的变化转换为电容量变化的传感器件。三种基本类型：在d、A和三个参数中，保持其中两个不 医学仪器中，为了记录生物医用信息，变面积医学仪器中，为了记录生物医用信息，变面积型电容传感器作为位置反馈元件，使记录仪器的精型电容传感器作为位置反馈元件，使记录仪器的精度、线性度等性能得到改善。度、线性度等性能得到改善。变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别敏感，测精度受到影响，而敏感，测精度受到影响，而圆柱形结构受极板径向圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系。变化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系。医学仪器中，为了记录生物医用信息，变面积型 l外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；外圆筒内半径和内圆柱外半径。外圆筒内半径和内圆柱外半径。lr1r2定定极板极板动动极板极板线位移单组式的电容量为：线位移单组式的电容量为：图图2 差动电容器原理图差动电容器原理图 l外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；外圆筒内半径和内当两圆筒相对移动当两圆筒相对移动l 时时,电容变化量电容变化量C为：为：于是，可得其静态灵敏度为于是，可得其静态灵敏度为圆筒式电容传感器可以提高灵敏度和线性度圆筒式电容传感器可以提高灵敏度和线性度当两圆筒相对移动l 时,电容变化量C为：于是，可得其静态 电容传感器的电容值非常微小，必须借助于测电容传感器的电容值非常微小，必须借助于测量电路，将其转换成电压、电流、频率信号等电量电路，将其转换成电压、电流、频率信号等电量来表示电容值的大小。量来表示电容值的大小。图图3 测量电路测量电路 电容传感器的电容值非常微小，必须借助于测量四、实验步骤四、实验步骤 1 1.安装传感器安装传感器 将电容式传感器装于电容传感器实验模板将电容式传感器装于电容传感器实验模板将传感器引线插头插入实验模板的插座中。将传感器引线插头插入实验模板的插座中。2.连线连线 接入接入15V电源；电源；将电容传感器实验模板的输出端将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显单元与数显单元 Vi相接（插入主控箱相接（插入主控箱Vi孔）孔）Rw调节到中间位置。调节到中间位置。四、实验步骤 3.测量与记录测量与记录 旋动测微头改变电容传感器动极板的位置，旋动测微头改变电容传感器动极板的位置，每隔每隔0.2mm记下位移记下位移X与输出电压值，填入表中。与输出电压值，填入表中。V(mV)X(mm)表表1 电容传感器位移与输出电压值关系表电容传感器位移与输出电压值关系表3.测量与记录V(mV)X(mm)表1 电容传感器位五、注意事项五、注意事项 1.1.传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。2.2.做实验时，不要接触传感器，否则将会使做实验时，不要接触传感器，否则将会使 线性变差。线性变差。六六、思考题思考题 什么是传感器的边缘效应，它会对传感器什么是传感器的边缘效应，它会对传感器的性能带来哪些不利影响？的性能带来哪些不利影响？五、注意事项 六、思考题 什么是传感器的边缘效应，它会七、实验报告要求七、实验报告要求 1.1.记录实验数据，并绘制出电容式传感器特性记录实验数据，并绘制出电容式传感器特性 曲线，并用最小二乘法做拟和曲线。曲线，并用最小二乘法做拟和曲线。2.2.根据实验数据计算系统灵敏度根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差及非线性误差七、实验报告要求2.根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差实验四实验四 差动变压器的性能测定差动变压器的性能测定生物医学传感器课题组生物医学传感器课题组高凤梅高凤梅Email:mei_ 实验四 差动变压器的性能测定生物医学传感器课题组一、实验目的一、实验目的 1.了解差动变压器的工作原理和特性了解差动变压器的工作原理和特性;2.了解三段式差动变压器的结构。了解三段式差动变压器的结构。二、实验器材二、实验器材 差动变压器实验模板、测微头、双线示波差动变压器实验模板、测微头、双线示波 器、差动变压器、音频信号源。器、差动变压器、音频信号源。一、实验目的二、实验器材 电感式传感器的基本原理是电磁感应。在电感式传感器的基本原理是电磁感应。在电感式传感器中，电感式传感器中，互感式传感器是把被测量的变互感式传感器是把被测量的变化转换为变压器的互感变化。化转换为变压器的互感变化。变压器初级线圈输变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电势。入交流电压，次级线圈则互感应出电势。由于变由于变压器的次级线圈常接成差动形式，故又称为差动压器的次级线圈常接成差动形式，故又称为差动变压器式传感器。变压器式传感器。三、基本原理三、基本原理 电感式传感器的基本原理是电磁感应。在三、基本当铁芯位于线圈中心位置时当铁芯位于线圈中心位置时当铁芯向上移动时当铁芯向上移动时当铁芯向下移动时当铁芯向下移动时图图1 1 差动变压器原理图差动变压器原理图U2U1UiPM1M2S2S1bUo当铁芯位于线圈中心位置时图1 差动变压器原理图U2U1UiP图图2 2 差动变压器输出特性差动变压器输出特性 当铁芯偏离中心位置时，则输出电压随铁芯当铁芯偏离中心位置时，则输出电压随铁芯偏离中心位置程度，逐渐增大，但相位相差偏离中心位置程度，逐渐增大，但相位相差180度，但实际上，铁芯位于中心位置，输出度，但实际上，铁芯位于中心位置，输出电压并不是零电位而是存在电压并不是零电位而是存在零点残余电压零点残余电压，如，如图所示。图所示。位移位移UoUx0图2 差动变压器输出特性 当铁芯偏离中心位置时，则输出 在本实验中当传感器随着被测体移动时，由于在本实验中当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接，只感应电势则减少，将两只次级反向串接，即同名端即同名端接在一起，就引出差动输出，其输出电势则反映出被接在一起，就引出差动输出，其输出电势则反映出被测体的位移量。测体的位移量。在本实验中当传感器随着被测体移动时，由于 本差动变压器式电感传感器，原理如图本差动变压器式电感传感器，原理如图3所示，所示，差动输出使灵敏度提高，线性度也改善。差动输出使灵敏度提高，线性度也改善。图图3 差动变压器原理接线图差动变压器原理接线图 本差动变压器式电感传感器，原理如图3所示，差动四、实验步骤四、实验步骤 1.安装传感器安装传感器四、实验步骤2.连线连线 输入音频输入音频4-5kHz,用频率计监测引出激励信号；用频率计监测引出激励信号；差动输出信号差动输出信号(音频输出音频输出2V)，差动输出信号至差动输出信号至 示波器，用于对比观察。示波器，用于对比观察。3.旋动测微头，观察位移特性旋动测微头，观察位移特性(1)旋动测微头，观察示波器的第一通道，旋动测微头，观察示波器的第一通道，使差动使差动 输出输出VPP最小。最小。2.连线 输入音频4-5kHz,用频率计监测引出激(2)假定其中一个方向为正位移，从最小开始旋假定其中一个方向为正位移，从最小开始旋动测微头，每隔动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压从示波器上读出输出电压VPP值，并记录填入下表。值，并记录填入下表。表表1 差动变压器位移差动变压器位移X值与输出电压数据表值与输出电压数据表(3)再从最小处反相移动做试验，记录数据。再从最小处反相移动做试验，记录数据。注意左右位移时，初次级波形的相位关系。注意左右位移时，初次级波形的相位关系。(2)假定其中一个方向为正位移，从最小开始旋动测微头，每隔五、注意事项五、注意事项 1.在做实验前，应先用示波器监测差动变压器激在做实验前，应先用示波器监测差动变压器激 励信号的幅度，使之为励信号的幅度，使之为Vpp值为值为2V，不能太，不能太 大，否则差动变压器发热严重，影响其性能，大，否则差动变压器发热严重，影响其性能，甚至烧毁线圈。甚至烧毁线圈。2.模块上模块上L2、L3线圈旁边的线圈旁边的“*”表示两线圈的表示两线圈的同同 名端。名端。差动变压器测量频率的上限受什么影响？差动变压器测量频率的上限受什么影响？六、思考题六、思考题五、注意事项差动变压器测量频率的上限受什么影响？六、思考题七、实验报告要求：七、实验报告要求：1.1.记录实验数据，并绘制出差动变压器传感器左记录实验数据，并绘制出差动变压器传感器左 移和右移的特性曲线。移和右移的特性曲线。2.2.根据实验数据计算系统灵敏度根据实验数据计算系统灵敏度S 及非线性误差及非线性误差 .七、实验报告要求：2.根据实验数据计算系统灵敏度S 实验五实验五 霍尔传感器的位移特性霍尔传感器的位移特性生物医学传感器教研组生物医学传感器教研组刘刘 艳艳Email: 实验五 霍尔传感器的位移特性生物医学传感器教研组一、实验目的一、实验目的 了解霍尔式传感器原理与应用。了解霍尔式传感器原理与应用。二、实验器材二、实验器材 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、15V直流电源、数显单元直流电源、数显单元。一、实验目的二、实验器材三、基本原理三、基本原理 1.1.霍尔效应霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件。应的元件成为霍尔元件。三、基本原理 在极性相反，磁场强度相同的两个磁钢的在极性相反，磁场强度相同的两个磁钢的 气隙间放置一个霍尔元件，如图气隙间放置一个霍尔元件，如图1 1。图图1 1 结构图结构图当控制电流恒定时，当控制电流恒定时，当磁场与位移成正比时当磁场与位移成正比时,K 位移传感器的灵敏度位移传感器的灵敏度2.2.霍尔位移传感器工作原理霍尔位移传感器工作原理 在极性相反，磁场强度相同的两个磁钢的 气隙间放 磁场梯度越大，灵磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越均匀，输出线性度就越好。好。霍尔电势与位移量成线性关系，其输出电霍尔电势与位移量成线性关系，其输出电势的极性反映了元件位移方向。势的极性反映了元件位移方向。图图2 2 磁场强度与磁场强度与 位移量的关系位移量的关系xOB 磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度当当 时，元件置于磁场中心，时，元件置于磁场中心，利用这一原理可以测量与位移有关的非电量，利用这一原理可以测量与位移有关的非电量，如力，压力，加速度，液位和压差。这种传感如力，压力，加速度，液位和压差。这种传感器一般可测量器一般可测量1-2mm的微小位移，特点是惯性的微小位移，特点是惯性小，响应速度快，无触点测量。小，响应速度快，无触点测量。当 时，元件置于磁场中心，利用这一原理可以四、实验步骤四、实验步骤 1.1.霍尔传感器安装霍尔传感器安装 将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块 上，将传感器引线插头插入实验模板的插座上，将传感器引线插头插入实验模板的插座 中，实验板的连接线，如图中，实验板的连接线，如图3 3。图图3 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图直流激励时霍尔传感器位移实验接线图四、实验步骤图3 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图图图4 传感器实验仪及霍尔传感器实验模块实物图传感器实验仪及霍尔传感器实验模块实物图图4 传感器实验仪及霍尔传感器实验模块实物图2.数显表调零数显表调零3.开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中 4.间位置，再调节间位置，再调节RW1使数显表指示为零。使数显表指示为零。5.3.实验记录实验记录6.测微头往轴向方向推进，每转动测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm记下一记下一 7.个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表。个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表。表表1 1 霍尔传感器输出电动势与位移霍尔传感器输出电动势与位移 数显表调零表1 霍尔传感器输出电动势与位移五、实验注意事项五、实验注意事项 1.对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。2.不要将霍尔传感器的激励电压错接成不要将霍尔传感器的激励电压错接成15V，否则将可能烧毁霍尔元件。否则将可能烧毁霍尔元件。六、思考题六、思考题 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？的是什么量的变化？五、实验注意事项六、思考题七、实验报告要求七、实验报告要求 1 1整理实验数据，根据所得实验数据做出传整理实验数据，根据所得实验数据做出传 感器的特性曲线。感器的特性曲线。2 2归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各 自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。七、实验报告要求实验六实验六 热敏电阻的特性热敏电阻的特性生物医学传感器教研组生物医学传感器教研组刘刘 艳艳Email: 实验六 热敏电阻的特性生物医学传感器教研组一、实验目的一、实验目的 了解热敏电阻的特性与应用。了解热敏电阻的特性与应用。二、实验器材二、实验器材 加热源、温度控制单元、温度传感器实验加热源、温度控制单元、温度传感器实验模板、万用表。模板、万用表。一、实验目的二、实验器材三、基本原理三、基本原理 热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件，一般热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件，一般用半导体材料做成。用半导体材料做成。1.热敏电阻的分类：热敏电阻的分类：负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻 NTC；正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻 PTC；临界温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻 CTR。三、基本原理1.热敏电阻的分类：热敏电阻的温度特性（热敏电阻的温度特性（RTT）1234060120 1600100101102103104105106RT/温度温度T/C图图1 热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性曲线温度特性曲线1 NTC负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻2 CTR临界温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻 3 PTC正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻热敏电阻的温度特性（RTT）1234060120 RT、R0温度为温度为T、T0时热敏电阻器的电阻值；时热敏电阻器的电阻值；B NTC热敏电阻的材料常数。热敏电阻的材料常数。(1)(1)NTC的电阻的电阻温度特性温度特性电阻温度系数：电阻温度系数：温度变化温度变化1C时，其阻值变化率与其值之比。时，其阻值变化率与其值之比。（经验公式）（经验公式）RT、R0温度为T、T0时热敏电阻器的电阻值；B 电阻温度系数决定热敏电阻在全部工作范围电阻温度系数决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度。一般来说，电阻率越大，电阻内的温度灵敏度。一般来说，电阻率越大，电阻温度系数也越大。温度系数也越大。电阻温度系数随温度降低而迅速增大。电阻温度系数随温度降低而迅速增大。电阻温度系数决定热敏电阻在全部工作范围内的温图图2 PTC热敏电阻器的电阻热敏电阻器的电阻温度曲线温度曲线10000100010010050100150200250T/C电电阻阻/Tp1Tp2(2)(2)PTC的电阻的电阻温度特性温度特性PTC热敏电阻的工作热敏电阻的工作温度范围较窄。温度范围较窄。图2 PTC热敏电阻器的电阻温度曲线1000010001四、实验步骤四、实验步骤 1.将温度模块上的恒流输入和主控箱上的加热恒将温度模块上的恒流输入和主控箱上的加热恒 流输出连接好。流输出连接好。2.将温度控制器的将温度控制器的SV窗口设置在窗口设置在50，然后每隔然后每隔 5 设置一次。设置一次。3.将温度模块上的温控将温度模块上的温控pt100和主控箱上的和主控箱上的pt100输输 入相连。入相连。4.用万用表测量温度模块上的用万用表测量温度模块上的NTC和和PTC的输出。的输出。四、实验步骤图图3 传感器实验仪及温度传感器实验模块实物图传感器实验仪及温度传感器实验模块实物图图3 传感器实验仪及温度传感器实验模块实物图记下每次设置温度下的阻值，将结果填入下表：记下每次设置温度下的阻值，将结果填入下表：表表1 NTC表表2 PTC记下每次设置温度下的阻值，将结果填入下表：表1 NTC表五、注意事项五、注意事项 加加热热器器温温度度不不能能加加热热到到120120以以上上，否否则则将将可能损坏加热器。可能损坏加热器。六、思考题六、思考题 若要用若要用NTC测量温度，怎样将其线性化？画测量温度，怎样将其线性化？画出它的线性化电路。出它的线性化电路。五、注意事项六、思考题七、实验报告要求七、实验报告要求 1.1.根据实验所得的数据绘制出根据实验所得的数据绘制出NTCNTC、PTCPTC的特性的特性 曲线。曲线。2.2.归纳总结归纳总结NTCNTC用作温度测量时应注意哪些问用作温度测量时应注意哪些问 题，主要应用在什么场合，有哪些优缺点。题，主要应用在什么场合，有哪些优缺点。七、实验报告要求