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1、测试技术实验指导书前 言CSY系列传感器与检测技术实验台主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”“自动化检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。CSY系列传感器与检测技术实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中，通过信号的拾取，转换，分析，掌握应具有的基本的操作技能与动手能力。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。CSY2000与3000系列传感器与检测技术实验台是浙江高联科技开发有限在公司多年生产传感技术教学实验装置的基础上，
2、为适应不同类别、不同层次的专业需要而设计的新产品。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。其优点在于：1、适应不同专业的需要，不同专业可以有不同的菜单，本公司还可以为用户的特殊要求制作模板。2、能适应不断发展的形势，作为信息拾取的工具，传感器发展很快，可以不断补充新型的传感器模板。3、可以利用实验台的信号源、实验电路、传感器用于学生课程设计、毕业设计和自制装置。为了让老师、学生尽快熟悉掌握实验台的使用方法，本手册列举了一些实验示范例子，老师、学生通过实验示范例子举一反三可以自己组织开发很多实验顶目。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。本手册由于编写时间、水平所限，难免有疏漏错误之处，热切期望老师与学生们提出宝贵的意见，予以完
3、善，谢谢。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。目 录CSY2000D型传感器与检测技术实验台说明书 3示范实验目录2000D系列基本实验举例实验一 电涡流传感器静态特性实验5实验二 电涡流传感器的应用振动测量实验9实验三 差动变压器测位移特性实验 10实验四 差动变压器的应用振动测量实验 15实验五 动态电阻应变仪组成原理实验17实验六 线性霍尔传感器直流激励特性及应用实验 20实验七 线性霍尔传感器交流激励特性及应用实验 22实验八 电容式传感器测位移特性实验 实验九 磁电式转速传感器的动态特性转速测量实验实验十 压电式传感器的动态响应振动测量实验实验十一 光纤位移传感器测位移特性实验 附件数据采集处理系
4、统软件使用说明CSY2000型传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY2000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、实验桌等组成。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1、主机箱：提供高稳定的15V、5V、5V、2V10V（步进可调）、2V24V（连续可调）直流稳压电源；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）；计算机通信口；主机箱上装有电压等相关数显表。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
5、面装有供电电源插板及漏电保护开关。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。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9Hz12 Hz左右）；厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3、转动源：手动控制0转/分2400转分、自动控制3002200转分。4、传感器：基本型有箔式应变片(350)传感器(秤重200g)、差动变压器(4mm)、电容式位移传感器(2.5mm)、霍尔式位移传感器(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)等。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。5、调理电路(实验模板)：基本型有电桥
6、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、光电变换器、温度变换器、移相器、相敏检波器、低通滤波器。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。6、数据采集处理软件，另附。7、实验台：尺寸为1600800750mm，实验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。二、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体实验内容。三、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。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2、将AC220V电源线插头插入市电插座中，合上电源开关，数显表显示00
7、00，表示实验台已接通电源。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。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。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。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)。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。5、数据采集卡及处理软件使用方法另附说明。四、仪器维护及故障排除1、维护防止硬物撞击、划伤实验台面；防止传感器跌落地面。实验完毕要将传感器、配件及连线全部整理放置好。2、故障排除开机后数显表都无显示，应查A
8、C220V电源有否接通；主机箱侧面AC220V 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。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。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准确；控制输出Vo有无电压，如无电压，更换主机箱中的转速控制板。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。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。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。温度源不工作，检查温度源电源开关有否打开；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。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。五、注意事项1、在实验前务必详细阅读实
9、验指南。2、严禁用酒精、有机溶剂或其它具有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，再检查按一次漏电保护按钮是否有效。8、实验接线时，要握住手柄插拔实验线，不能拉扯实验线。实验内容实验一 电涡流传感器静态特性实验一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、基本原理：电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
10、电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体金属涡流片）组成，如图11所示。根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流（频率较高，一般为1MHz2MHz）I1时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z发生变化。我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环，这样就可得到如图12的等效电路。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。图11 电涡流传感器原理图 图12 电涡流
11、传感器等效电路图线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。其实Z的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数不变，则阻抗就成为这个变化参数的单值函数。当电涡流线圈、金属涡流片以及激励源确定后，并保持环境温度不变，则只与距离x有关。电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。 为实现电涡流位移测量，测量电路（称之为前置器，也称电涡流变换器）应包括具有一定频率的稳定的震荡器和一个检波电路等。电涡流传感器位移测量实验框图如图13所示：綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。图1
12、3 电涡流位移特性实验原理框图根据电涡流传感器的基本原理，将传感器与被测体间的距离变换为传感器的Q值、等效阻抗Z和等效电感L三个参数，用相应的测量电路（前置器）来测量。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。本实验的涡流变换器为变频调幅式测量电路，电路原理如图14所示。电路组成：Q1、C1、C2、C3组成电容三点式振荡器，产生频率为1MHz左右的正弦载波信号。电涡流传感器接在振荡回路中，传感器线圈是振荡回路的一个电感元件。振荡器作用是将位移变化引起的振荡回路的Q值变化转换成高频载波信号的幅值变化。D1、C5、L2、C6组成了由二极管和LC形成的形滤波的检波器。检波器的作用是将高频调幅信号中传感器检测到的低频信号
13、取出来。Q2组成射极跟随器。射极跟随器的作用是输入、输出匹配以获得尽可能大的不失真输出的幅度值。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体（导电体）间的间隙变化来测物体的振动相对位移量和静位移的，它与被测物之间没有直接的机械接触。检波输出电压Vo变化反映了位移的变化。电涡流传感器在位移、振动、转速、探伤、厚度测量上得到应用。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。图14电涡流变换器原理图三、需用器件与单元：主机箱中的15V直流稳压电源、电压表；、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体(铁圆片)、示波器。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。四、实验步骤：1、安装接线：观察传感器结构，这是一个平
14、绕线圈。调节测微头的微分筒，使微分筒的0刻度值与轴套上的5mm刻度值对准。按图15安装测微头、被测体铁圆片、电涡流传感器（注意安装顺序：首先将测微头的安装套插入安装架的安装孔内，再将被测体铁圆片套在测微头的测杆上；然后在支架上安装好电涡流传感器；最后平移测微头安装套使被测体与传感器端面相帖并拧紧测微头安装孔的紧固螺钉），再按图15示意接线。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。图15 电涡流传感器安装、按线示意图2、实验数据记录：将电压表量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后开启主机箱电源，记下电压表读数，然后逆时针调节测微头微分筒，每隔0.1mm读一个数，直到输出Vo变化很小为止并将数据列入表1（在输入端即传感器二端可接示波器观测振荡波形）。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。表1 电涡流传感器位移X与输出电压数据X（mm）Vo(V)X（mm）Vo(V)根据表1数据，画出VX实验曲线，根据曲线找出线性区域比较好的范围计算灵敏度和线性度（可用最小二乘法或其它拟合直线）。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3、利用数据处理软件进行实验记录：a、 连接Vo到数据采集通讯接口，注意+、-极性，运行CSY-V9.0；b、 实验设置输入用户名，选择CSY2000型，选择相应实验名称；
