传感器实验模板讲诉

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1、合肥工业大学 实验报告 专业 班级学号 姓名 日期 指导老师 共 页第 页 实验一 CSY-998B+传感器实验仪 1.1 CSY-998B+传感器实验仪简介实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。传感器安装台部分装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN 结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线3.5 插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯

2、子、电容传感器的动片组、磁电传感的可动芯子）、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒，热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒，具体安装部位参看附录三。显示及激励源部分电机控制单元、主电源、直流稳压电源（2V - 10V 分5 档调节）、F/V 数字显示表（可作为电压表和频率表）、（5mV-500mV)、音频振荡器、低频振荡器、15V 不可调稳压电源。实验主面板上传感器符号单元所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激振线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。处理电路单元电桥单元、差动放大器、电容变

3、换放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。1.2 主要技术参数、性能及说明1.2.1 传感器安装台部分双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈,接入低频激振器U0 可做静态或动态测量。应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。(或采用标准双孔悬臂梁传感器应变梁)。差动变压器（电感式）量程：5mm 直流电阻：5-10 由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。电涡流位移传感器量程：1mm 直流电阻：1-2 多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。霍尔式传感器量程：2mm 直流电阻

4、：激励源端口800-1.5K；输出端口300-500日本JVC 公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。热电偶直流电阻：10 左右 由两个铜-康铜热电偶串接而成，分度号为T，冷端温度为环境温度。电容式传感器量程：2mm 由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。热敏电阻半导体热敏电阻NTC：温度系数为负，25时为10K。光纤传感器由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围2mm。红外线发射、接收、直流电阻：500-2.5k 260 股Y 形、半圆分布。半导体扩散硅压阻式压力传感器量程：10Kpa（差压） 供电：6V美国摩托罗拉公司生产的MPX 型压阻式差压传感

5、器。压电加速度计PZT-5 压电晶片和铜质量块构成。 谐振频率：10KHZ， 电荷灵敏度：q20pc/g。应变式传感器箔式应变片电阻值：350、应变系数：2，平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有4 片应变片，受力工作片分别用符号 和 表示。在998B 型仪器中，横向所贴的两片为温度补偿片，用符号 表示。PN 结温度传感器利用半导体P-N 结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，能直接显示被测温度。灵敏度：-2.1mV/。磁电式传感器0.211000直流电阻：30-40 由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：0.5V/m/s气敏传感器MQ3（酒精）：测量范围：50-200ppm。湿敏电阻

6、高分子薄膜电阻型（RH）：几兆-K 响应时间：吸湿、脱湿小于10 秒。温度系数：0.5RH%/ 测量范围：10%-95% 工作温度：0-50光电开关：（反射型）光敏电阻：cds 材料：几-几M硅光电池：Si 日光型热释电红外传感器：远红外式 1.2.2 信号及变换电桥：用于组成直流电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网络。差动放大器 通频带010kHz 可接成同相、反相，差动结构，增益为1-100 倍的直流放大器。电容变换器 由高频振荡，放大和双T 电桥组成的处理电路。电压放大器 增益约为5 倍，同相输入，通频带010KHz移相器 允许最大输入电压10Up-p 移相范围20（5KHz

7、时）相敏检波器 可检波电压频率0-10KHz 允许最大输入电压10Up-p极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路电荷放大器 电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。低通滤波器 由50Hz 陷波器和RC 滤波器组成，转折频率35Hz 左右。涡流变换器 输出电压|8|V（探头离开被测物）变频调幅式变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件光电变换座 由红外发射、接收管组成。1.2.3 二套显示仪表数字式电压/频率表：3 位半显示，电压范围02V、020V，频率范围3Hz2KHz、10Hz20KHz，灵敏度50mV。指针式毫伏表：85C1 表，分500mV、50mV、5mV 三档，精度2.

8、5%1.2.4 二种振荡器音频振荡器：0.4KHz10KHz 输出连续可调，Up-p 值20V 输出连续可调，180、0反相输出，LV 端最大功率输出电流0.5A。低频振荡器：1-30Hz 输出连续可调，Up-p 值20V 输出连续可调，最大输出电流0.5A，Vi 端可提供用做电流放大器。1.2.5 二套悬臂梁、测微头双平行式悬臂梁二副（其中一副为应变梁，另一副装在内部与振动圆盘相连），梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行位移与振动实验（右边圆盘式工作台由“激振I 带动，左边平行式悬臂梁由带动）。1.2.6 电加热器二组电热丝组成，加热时可获得高于环境温度30左右的升温。1.

9、2.7 测速电机一组由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光电开关、光纤传感器配合进行测速1.2.8 二组稳压电源直流15V，主要提供温度实验时的加热电源，最大激励1.5A。2V10V 分五档输出，最大输出电流1.5A。提供直流激励源。1.2.9 计算机联接与处理数据采集卡：十二位A/D 转换，采样速度10000 点/秒，采样速度可控制，采样形式多样。标准RS-232 接口，与计算机串行工作。良好的计算机显示界面与方便实用处理软件，实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件存取打印。使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。仪器下部面板左下角处的开关为控制处

10、理电路15V 的工作电源，进行实验时请勿关掉，为保证仪器正常工作，严禁15V电源间的相互短路，建议平时将此两输出插口封住。指针式毫伏表工作前需对地短路调零，取掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不影响测试。本仪器是实验性仪器各电路完成的实验主要目的是对各传感器测试电路做定性的验证，而非工业应用型的传感器定量测试。1.3 各电路和传感器性能的检查(1)应变片及差动放大器，进行单臂、半桥和全桥实验，各应变片是否正常可用万用表电阻档在应变片两端测量。各接线图两个节点间即一实验接插线，接插线可多根迭插。(2)热电偶，接入差动放大器，打开“加热”开关，观察随温度升高热电势的变化。(3)热敏式，进行“热敏传

11、感器实验”，电热器加热升温，观察随温度升高，电阻两端的阻值变化情况，注意热敏电阻是负温度系数。(4)P-N 结温度传感器，进行P-N 结温度传感器测温实验，注意电压表2V 档显示值为绝对温度T。(5)进行“移相器实验”用双踪示波器观察两通道波形。(6)进行“相敏检波器实验”，相敏检波器端口序数规律为从左至右，从上到下，其中5 端为参考电压输入端。(7)进行“电容式传感器特性”实验，当振动圆盘带动动片上下移动时，电容变换器Uo 端电压应正负过零变化。(8)进行“光纤传感器位移测量，”光纤探头可安装在原电涡流线圈的横支架上固定，端面垂直于镀铬反射片，旋动测微仪带动反射片位置变化，从差动放大器输出端

12、读出电压变化值。(9)进行光纤（光电）式传感器测速实验，从F/V 表Fo 端读出频率信号。F/V 表置2K 档。(10)低通滤波器：将低频振荡器输出信号送入低通滤波器输入端，输出端用示波器观察，注意根据低通输出幅值调节输入信号大小。(11)进行“差动变压器性能”实验，检查电感式传感器性能，实验前要找出次级线圈同名端，次级所接示波器为悬浮工作状态。(12)进行“霍尔式传感器直流激励特性”实验，直流激励信号不能大于2V。(13)进行“磁电式传感器”实验，磁电传感器两端接差动放大器输入端，用示波器观察输出波形，参见图13。(14)进行“电压加速度传感器”实验，此实验与上述第十一项内容均无定量要求。(

13、15)进行“电涡流传感器的静态标定”实验，接线参照图19，其中示波器观察波形端口应在涡流变换器的左上方，即接电涡流线圈处，右上端端口为输出经整流后的直流电压。(16)进行“扩散硅压力传感器”实验，注意MPX 压力传感器为差压输出，故输出信号有正、负两种。(17)进行“气敏传感器特性”实验，观察输出电压变化。(18)进行“湿敏传感器特性演示”实验。(19)进行“光敏电阻”实验。(20)进行“硅光电池”实验。(21)进行“光电开关（反射）”实验。(22)进行“热释电传感器”实验。以上17 项起实验均为演示性质，无定量要求。(23)如果仪器是带微机接口和实验软件的，请参阅微机数据采集系统软件使用说明

14、。仪器工作时需要良好的接地，以减小干扰信号，关尽量远离电磁干扰源。上述检查及实验能够完成，则整台仪器各部分均为正常。实验时请注意实验指导书中的实验内容后的“注意事项”，要在确认接线无误的情况下再开启电源，要尽量避免电源短路情况的发生，实验工作台上各传感器部分如位置不太正确可松动调节螺丝稍作调整，用手按下振动梁再松手，各部分能随梁上下振动而无碰擦为宜。本实验仪器需防尘，以保证实验接触良好，仪器正常工作温度0-40合肥工业大学 实验报告 专业 班级学号 姓名 日期 指导老师 共 页第 页实验2.1 金属箔式应变计性能-单臂、半桥、全桥比较 实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。实验原理：已知单臂、半桥和全桥电路的R 分别为R/R、2R/R、4R/R。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4.E.R，电桥灵敏度Ku=U/R/R，于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为