传感器实验教学大纲

2．实验原理

利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的铂电阻有（650℃以内）。铂电阻是将0.05?0.07mm的铂丝绕在线圈的骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。在0～650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：

Rt=Ro（1+At+Bt）

式中：Ro是温度为0℃时的电阻。本实验铂电阻Ro＝100?。A＝3.9684×10／℃，B＝-5.847×10-7／℃。实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。

3．实验内容及要求

（1）利用Pt100铂电阻测量温度源的温度； （2）记录温度与测量电路电压输出数据。 4．实验结果及要求

记录实验数据，画出实验曲线并计算其非线性误差。

实验3.3 K热电偶测温性能实验 1．实验目的与任务

（1）了解热电偶测量温度的原理； （2）了解热电偶的标定方法； （3）了解K热电偶测量温度的范围。 2．实验原理

热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B两种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果两连接点温度（T，T0）不同，则在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B两种不同的金属材料一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端（接引线）处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0℃时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。

3．实验内容及要求

利用K型热电偶测量温度源的温度 4．实验结果及要求

记录实验数据，画出实验曲线并计算其非线性误差。

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（四）实验单元四：传感器一体化、智能化实验

利用无线传感器网络获取信息是传感器一体化、智能化、网络化测试系统中前端信号获取的一种发展方向，本实验单元包括两个实验内容：（1）无线传感器网络的路由协议仿真实验；（2）无线传感器网络综合实验。目的在于增强学员们对无线传感器网络的感性认识，及了解涉及到的相关技术，开阔学员视野。

实验4.1 无线传感器网络的路由协议仿真实验 1．实验目的与任务

（1）了解无线传感器网络路由的功能；

（2）了解无线传感器网络的路由查找、建立的过程。 2．实验原理

传感器节点在布撒到监测区域后，各个节点是独立的，并没有现成的网络体系组织，只有在进行路由请求、探测之后，才能建立一套有秩序的测试网络，各传感器节点才真正充任起数据采集、转发的角色。另外路由探测需不定期的进行，使新加入的节点以及失效的节点不影响网络的正常工作，保证网络的动态性的同时也体现了网络组织体系结构的不确定性。

Ad hoc网络的路由协议分类一般分为表驱动（table driven）与按需驱动（on-demand driven）两种。表驱动路由协议有DSDV，DBF等，表驱动路由最大的特点就是每个节点周期性地维护到达其它节点的路由表，当需要与某个节点进行通信时，根据路由表中的信息进行路由查寻。按需驱动路由协议有DSR，AODV，LAR，TORA等等，按需驱动的路由最大的特点就是只有在需要建立路由时，节点才开始建立路由，一般分为路由查找和路由维护两个过程。另外，还出现了结合两种路由方式的混合式路由或者分层结构的路由，比如ZRP，CGSR，CEDAR等，这些路由将网络进行分簇，选出簇首节点，在簇首范围内的节点一般使用表驱动的路由方式，而簇首之间则采用按需路由的方式。

3．实验内容及要求

（1）建立从源节点到目标节点的路由； （2）对几种典型的路由协议进行比较。 4．实验结果及要求

仿真结束后，可进行数据存储与处理：如计算平均发送比得数、平均发送数据包、平均吞吐量。

仿真结果以曲线的形式表现出来。将不同协议下的仿真曲线画于同一个图形中，可用于比较在特定情况下协议的优劣。

实验4.2 无线传感器网络综合实验

1．实验目的与任务

了解无线传感器网络的工作原理及相关的关键技术。 2．实验原理

无线传感器网络是由一组按随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型传感器以自组织的方式构成的无线网络，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并传送给信息获取者。网络的实现过程是首先将大量的传感器节点部署在监测区域内部或附近，然后启动路由探测过程，节点通过自组织方式组件网络。传感器节点负责所在区域的测试数据采集，数据的上传过程可能由多个传感器节点逐跳实现。

3．实验内容及要求

实现传感器网络节点间的信息通讯。 4．实验结果及要求

操作者指定跳跃转发级数和网络节点容量（最多可选择30个节点）

选择以表格或图表的形式实时显示采集的数据。可单击选定要访问的节点，单击“建立连接”按钮，显示节点组网情况。

三、实施建议

（一）实施安排 序号 1 2 3 实验项目名称 传感器静态特性研究 传感器动态特性研究 非电量综合测试实验 学时 分组情况 2 2 2 2 1人1组 1人1组 1人1组 2人1组 实验性质 基础性 基础性 综合性 基础性 实验要求 必做 必做 必做 必做 备注 4 传感器一体化、智能化实验 注:“实验性质”栏可填基础性、综合性、设计性、自主性等，其中基础性实验包括演示、验证实验等。 （二）考核与评价

实验成绩占总成绩的 20% （三）实验教材或指导书

传感器与测试技术实验指导，国防科大，内印，2008