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1、传感器与检测技术实验指导书张秀峰大连民族学院机电信息工程学院2014年10月20日实验基本要求1. 每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。对所缺实验要在期末考试规定时间内补齐，缺实验者不得参加期末考试。2. 每次实验课前，必须作到预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及需记录的参数等，认真做好预习报告。在实验前，指导教师要检查预习结果并接受进行提问。对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。3. 每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。4. 做实验前，了解设备的原理和正确使
2、用方法。在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则因使用不当造成仪器设备损坏的，根据大连民族学院仪器设备损坏丢失处理暂行办法规定进行处理。5. 实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。6. 要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。7. 实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪
3、器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。8. 实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。9. 每次实验结束，指导教师要对实验数据和结果进行，要经检查并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆线。整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。10. 实验课后，每位学生必须按实验指导书的要求，独立完成实验报告，不得抄袭。实验说明1.本实验对应的课程为传感器与检测技术；对应的专业为自动化、测控技术与仪器；本实验是学生的专业
4、基础课程，对于培养学生的接触实践起非常重要的作用。本课程的实验教学目的是通过本课程的学习，使学生更好地掌握在自动控制系统中广泛使用的传感器、变送器和各类检测仪表，进一步加强学生独立分析、解决问题的能力，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。2.实验类别：专业必修课3.实验特点：理论和实践紧密联系。CSY-2000 型传感器与检测技术试验台 说 明 书一、实验台的组成CSY-2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路（实验模板）、转动源、振动源、温度源、数据采集卡及处理软件、实验桌组成。1、主机箱：提供高稳定的15V、5V、+5V
5、、2V10V（步进可调）、+2V+24V（连续可调）直流稳压源；音频信号源（音频振荡器）1KHz10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz30Hz（连续可调）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数据表。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率3Hz30Hz可调（谐振频率9Hz12Hz左右）；3、转动源：手动控制0转/分2400转/分、自动控制3002200转/分。4、温度源：常温200.5、气压
6、源：020Kpa（连续可调）。6、传感器 基本型： 有箔式应变片（350）传感器（称重200g）、扩散硅压力传感器（20Kpa）、差动变压器（4mm）、电容式位移传感器（2.5mm）、霍尔式传感器（1mm）、霍尔式转速传感器（2400转/分）、磁电转速传感器（250转/分2400转/分）、压电式传感器、电涡流传感器（1mm）、光纤位移传感器（1mm）、光电转速传感器（2400转/分）、集成温度（AD590）传感器（室温120）、K热电偶（室温150）、E热电偶（室温150）、Pt100铂电阻（室温150）、Cu50铜电阻（室温100）、湿度传感器（1095%RH）、气敏传感器（502000PP
7、m）等。 增强型： 基本型基础上可选配扭矩传感器（25Nm）、超声位移传感器（2001500mm）、PSD位置传感器（2mm）、CCD传感器、光栅位移传感器（25mm）、红外热释电传感器、指纹传感器（演示）等。7、调理电路（实验模板）：基本型有电桥及调平衡网络、差动放大器、电压放大器、电荷放大器、电容变换器、电涡流变换器、光电传感器、温度变换器、移相器、相敏检波器、低通滤波器。增强型增加相应的配套实验模板。8、数据采集处理软件，另附。9、实验台：尺寸为1600800750mm，验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。2、 电路原理 实验电路原理已印刷在面板上（实验模板上），实验接线图参见文中的具
8、体实验内容。3、 使用方法 1、开机前将电压表显示选择旋钮打到2V档；电流表显示选择旋钮打到200mA档；步进可调直流稳压电源旋钮打到2V档，其余旋钮都打到中间位置。2、将AC 220V电源线插头插入电插座中，合上电源开关，数显表显示0000，表示试验台已接通电源。3、做每个实验前应先阅读实验指南，每个实验均应在断开电源的状态下按实验线路接好连接线（实验中用到可调直流电源时，应在该电源调到实验值后再接到实验线路中），检查无误后方可接通电源。4、合上调节仪（器）电源开关，设置调节仪（器）参数；调节仪（器）的PV窗显示测量值；SV窗显示设定值（具体内容参见实验）。5、数据采集卡及处理软件使用方法另
9、附说明。四、仪器维护及故障排除 1、维护（1）防止硬物撞击、划伤实验台面；防止传感器跌落地面。（2）实验完毕要将传感器、配件及连线全部整理放置好。2、故障排除（1）开机后数显表都无显示，应查AC 220V电源有否接通；主机箱侧面AC 220V插座中的保险丝是否烧断。如都正常，则更换主机箱中主机电源。（2）转动源不工作，则手动输入+12V电压，如不工作，更换转动源；如工作正常，应查调节仪设置是否正确；控制输出Uo有无电压，如无电压，更换主机箱中的转速控制板。（3）振动源不工作，检查主机箱面板上的低频振荡器有无输出，如无输出，更换信号板；如有输出，更换振动源的振荡线圈。（4）温度源不工作，检查温度
10、源开关有否打开；温度源的保险丝是否烧断；调节仪设置是否准确。如都正常，则更换温度源。5、 注意事项1、在实验前务必详细阅读用户手册。2、严禁用酒精、有机溶剂或其它腐蚀性溶液擦洗主机箱及面板。3、请勿将主机箱的电源、信号源输出端与地（）短接，因短接时间长易造成电路故障。4、请勿将主机箱的电源引入实验电路时接错。5、在更换接线时，应断开电源，只有在确保接线无误后方可接通电源。6、实验完毕后，请将传感器及附件放回原处。7、如果实验台长期未通电使用，在实验前先通电十分钟预热，再检查按一次漏电按钮是否有效。8、实验接线时，要握住手柄插拔试验线，不能拉扯实验线。实验一 应变传感器的性能研究一、实验类型：验
11、证性实验。二、实验目的1. 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2. 测试应变梁变形的应变输出。3. 验证单臂、半桥、全桥测量电桥的输出关系，比较不同桥路的功能。三、实验内容1. 设计并实现应变传感器的测试桥路。2. 测量单臂、半桥、全桥测量电桥的输出，记录数据、绘制关系曲线，并分析之。四、实验原理1. 本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。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，其电阻值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。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡
12、时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为R1/R1、R2/R2、R3/ R3、R4/R4，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；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2 = R3 = R4 = R，。由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。2. 已知单臂、半桥和全桥的分别为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，电桥灵敏度，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E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
13、无关。五、实验要求 熟悉CSY系统传感器实验系统。能自行设计实现应变式传感器的测量桥路。掌握应变式传感器的各种测量电路的性能。六、实验仪器设备直流稳压电源、差动放大器、电桥、应变式传感器（电阻应变片）、电压表。七、预习要求实验前学生必须自学有关仪器设备的使用方法及工作原理，明确实验内容及实验目的，须持实验预习报告后，方可进入实验室进行实验。八、实验步骤1. 设定旋钮的初始位置：直流稳压电源打到2V档，电压表打到2V档，差动放大器增益打到最大。2. 将差动放大器调零。方法：按图1.1接线，用实验线将差放的正负输入端与地端连接在一起，增益设置在最大位置，然后将输出端接到电压表的输入插口，打开主、副
14、电源，调整差放的调零旋钮使表头指示为0。图1.1 调零实验电路图 3. 根据电路结构，利用电桥单元上的接线插孔和调零网络连接好测量线路（差动放大器接成同相或反相均可）。图中R1为工作应变片，WD为可调电位器，r为调平衡电阻。电源由直流稳压电源提供。4. 将直流稳压电源打到4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器，使表头指零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。5. 按图1.2接线，逐次在托盘上添加砝码，以水平状态下输出电压为零。每次增加一个砝码，记录一个差动放大器输出电压值，将测得数值填入下表1-1：图1.2单臂电桥实验电路图6. 按图1.3接线，保持放大器增益不变，形成半桥，调整电桥平衡电位器，使表头指零。然后重复第5步操作，同样测出读数，填入下表1-2：图1.3 差动电桥实验电路图7. 按图1.4接线，保持差动放大器增益不变，接成一个直流全桥，通过电桥平衡电位器调好零点。重复第5步操作，将读出数据填入下表1-3：图1.4全桥电路实验电路图8. 在同一坐标纸上描出W-V曲线，比较三种接法的灵敏度。表1-1 单臂电桥实验数据重 量X(g)电压V(mV)表1-2 差动电桥实验数据重 量X(g)电压V(mV)表1-3 全桥电路实验数据重 量X(g)电压V(
