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1、传感器实验仪说明书一、 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子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子） 、扩散硅压阻式传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒。备注:传感器实验
2、仪的传感器具体配置根据需方的合同安装。显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（2V10V 档位调节） 、FV 数字显示表（可作为电压表和频率表） 、动圈毫伏表（5mV-500mV）及调零、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（包括激励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。CSY 实验仪配上一台双线（双踪）通用示波器可
3、做几十种实验。教师也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。二、主要技术参数、性能及说明传感器安装台部分： 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 VO 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。传感器：1、差动变压器量程:1-5mm 直流电阻：510 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. 2、电涡流位移传感器量程:1mm 直流电阻：12 多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。 3、霍尔式传感器量程: 2mm 直流电阻：激励源端口：8001.5K 输出端口：300500 的线性半导
4、体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。 4、热电偶直流电阻：10 左右 由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为 T，冷端温度为环境温度。5、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。6、热敏电阻由半导体热敏电阻 NTC：温度系数为负，25时为 10K。7、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。光纤探头是由 260 股丫形、半圆分布的合成光纤组成。8、半导体扩散硅压阻式压力传感器量程：10Kpa(差压) 供电： 6V 直流电阻：V s+-Vs- ：350450 Vo+-Vo- ：3K3.5K，MPX 型压阻式差压传感器，具有温度自
5、补偿功能，先进的 X 型工作片（带温补） 。9、压电加速度计PZT-5 双压电晶片和铜质量块构成。谐振频率：10KHZ，电荷灵敏度：q20pc/g。10、应变式传感器箔式应变片阻值：350、应变系数：211、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/。12、磁电式传感器直流电阻：3040 由线圈（0 .211000）和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：0.5v/m/s13、气敏传感器MQ3：酒精：测量范围：502000ppm。14、湿敏电阻高分子薄膜电阻型：R H：几兆 几 K 响应时间：吸湿、脱湿小于 10 秒。湿
6、度系数：0.5R H%/ 测量范围：1095 工作温度：050二 、信号及变换：1、电桥： 用于组成应变电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网络。2、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。3、电容变换器 由高频振荡，放大和双 T 电桥组成的处理电路。4、电压放大器 增益约为 5 倍 同相输入 通频带 010KHz5、移相器 允许最大输入电压 10Vp-p移相范围 20(5kHz 时)6、相敏检波器 可检波电压频率 010kHz 允许最大输入电压 10Vp-p极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路7、电荷放大器 电容反馈型放大
7、器，用于放大压电传感器的输出信号。8、低通滤波器 由 50Hz 陷波器和 RC 滤波器组成，转折频率 35Hz 左右9、涡流变换器 输出电压|8|V(探头离开被测物变频式调幅变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件10、光电变换座 由红外发射、接收组成。三 、二套显示仪表1、 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。2、 指针式毫伏表：85c1 表，分 500mV、50mV、5mV 三档，精度 2.5%。四 、二种振荡器1、 音频振荡器：0.4KHz10KHz 输出连续可调， V-p-p 值 20V，180
8、 、0反相输出，Lv端最大功率输出电流 0.5A。2、 低频振荡器：130Hz 输出连续可调，Vp-p 值 20V，最大输出电流 0.5A，Vi 端可提供用做电流放大器。五 、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，可进行压力位移与振动实验。六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。七测速电机一组由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光电、光纤、涡流传感器配合进行测速实验。八二组稳压电稳直流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
9、输出电流 1.5A。提供直流激励源。九计算机联接与处理数据采集卡：十二位 A/D 转换，采样频率 2025000 次/秒，采样速度可控制，分单次采样与连续采样。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。实验一 金属箔式应变片性能研究实验目的：了解金属箔式应变片，单桥、半桥、全桥的工作原理和比较。所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、四片应变片、F/V 表、主、副电源。有关旋钮的初始位置： 直流稳压电源打到2V 档，FV 表打到 2V 档，差动放大器增益打到
10、最大。实验步骤：(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。（2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（） 、负（） 、地短接。将差动放大器的输出端与 FV 表的输入插口 Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使 FV 表显示为零，关闭主、副电源。（3）根据图 1 接线 R1、R2、R3 为电桥单元的固定电阻。R4 为应变片；将稳压电源的切换开关置4V 档，F V 表置 2
11、0V 档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的 W1，使 FV 表显示为零，然后将 FV 表置 2V 档，再调电桥 W1（慢慢地调），使 FV 表显示为零。图 1（4）将测微头转动到 10mm 刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合） ，调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使 FV 表显示最小，再旋动测微头，使 FV 表显示为零（细调零） ，这时的测微头刻度为零位的相应刻度。（5）往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下 FV 表显示的值。建议每旋动测微头一周即 X0.5mm 记一个数值填入下表：位移（m
12、m）电压（mv）（6）据所得结果计算灵敏度 SV X（式中 X 为梁的自由端位移变化，V 为相应FV 表显示的电压相应变化） 。(7) 保持放大器增益不变，将 R3 固定电阻换为与 R4 工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测） ，调节电桥 W1 使FV 表显示表显示为零，重复（5）过程同样测得读数，填入下表：位移（mm）电压（mv）(8) 保持差动放大器增益不变，将 R1，R2 两个固定电阻换成另两片受力应变片，组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出，接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水
13、平位置，调节电桥 W1 同样使 FV 表显示零。重复（5）过程将读出数据填入下表：位移（mm）电压（mv）(9) 在同一坐标纸上描出 X-V 曲线，比较三种接法的灵敏度。（10）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。注意事项：(1) 在更换应变片时应将电源关闭。(2) 在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。(3) 在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。(4) 直流稳压电源 4V 不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。 (5) 接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。(6) 电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，使组桥容易。
