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1、精品文档豆丁网维维大豆整理2011年7月19号CSY910型传感器实验仪扩展装置说明针对现有CSY910型传感器实验仪在光电、温度等方面实验内容的不足，结合测控技术与仪器、电气工程及其自动化等本科专业基础实验教学内容，我院设计开发了传感器实验仪扩展装置，以满足传感器课程实验教学要求。功能介绍：CSY910型传感器实验仪扩展装置是基于原传感器实验仪，在原有实验上增加以下八个实验项目：（1） 湿敏电阻（RH）实验（2） 热敏电阻测温实验（3） 光电二极管测距及测频实验（4） 压电式传感器脉搏测试实验（5） 半导体气敏传感器气体测量实验（6） 光敏电阻实验（7） 集成温度传感器AD590测温实验（8
2、） 铂电阻测温实验电源介绍：扩展装置由CSY910型传感器实验仪直接供电，由电源线1（红线）、2（黄线）、3（绿线）三根组成，1、2线作为正负电源线由前面板的拨档开关选择控制，3线则作为地线。前面板介绍：如图（1）所示，前面板上部一排接口为各个实验的输出端口；左下脚的旋钮为电源旋钮，实验时，将旋钮悬至相应档位即可；中间红色LED为电源指示灯，用来指示电源是否正常连接；右下脚三个旋钮自左向右分别为电机调速电位器、发光管调亮电位器、AD590调零电位器。电源旋钮电源指示灯电机调速发光管AD590调零输出端口图（1）前面板示意图上表面介绍：扩展装置的传感器全部安装在其上表面，为了方便传感器的拆卸更换
3、，传感器使用立体声耳机接口与扩展装置连接。如图（2）所示，上表面左侧为光电测频装置包括：光电传感器及其支架、螺旋测位仪支架、直流电机及转盘；中间部分为光敏和力敏部分包括：光敏电阻、发光管、遮光管、脉搏传感器；右侧为测湿、气体和测温接口及传感器部分包括：传感器支架、气体传感器、AD590、湿敏电阻、铂电阻、热敏电阻。光电测频传感器及支架螺旋测位器支架电机及转盘遮光管光敏电阻脉搏传感器支架热敏电阻铂电阻湿敏电阻气体传感器AD590图2 上表面示意图注意事项：（1） 先确认实验仪及扩展装置的电源档位是否正确，然后再接电源线，避免仪器的损毁。（2） 使用完毕后，将扩展装置所有电位器归零。（3） 由于光
4、电测频支架内的弹簧弹力很大，移动光电传感器时尽量用力，避免其弹飞。（4） 由于弹簧的阻力螺旋测位器旋动时，必须使用粗调方式。实验一 湿敏电阻（RH）实验实验原理：本实验采用高分子薄膜电阻型湿度传感器，传感器的湿敏膜为高分子电解质,其电阻值的对数与相对湿度是近似线性关系。实验过程中,通过改变湿敏电阻周围的湿度使其输出电压发生变化,再通过差动放大器放大输出给V/F表观察其变化。实验目的：了解湿敏传感器的原理和应用。所需单元和元件：F/V表、主副电源、差动放大器、CSY910型传感器实验扩展箱。实验步骤：(1) 了解湿敏电阻的工作原理及使用方法。V+-Vcc+2V运算放大器V/F表图11 湿敏电阻实
5、验电路图A10k(2) 观察湿敏电阻结构，它是在一块特殊的绝缘基底上浅射了一层高分子薄膜而形成的。(3) 将F/V表切换置2V档，实验仪电源切换置2V档，将扩展箱电源旋钮置于第一档（湿敏/热敏档），将扩张箱电源线1（红线）接于实验仪电源正极，电源线3（绿线）接于电源地端，开启主、副电源。(4) 如图(11),将差动放大器正输入端接于扩张箱湿敏电阻输出端，负输入端接地，将放大器输出端与F/V表输入端连接。(5) 取两种不同湿度的海绵或其他吸湿的材料。分别轻轻的与传感器接触，观察F/V表变化，测得两次电压分别为、，也就是RH阻值分别为、，说明RH检测到了湿度的变化，而且随着湿度的不同阻值也不同。注
6、意事项：（1） 注意取湿材料不要太湿，有点潮就行了。否则会产生湿度饱和现象，延长脱湿时间。（2） RH的通电稳定时间、脱湿时间与环境温度、湿度有关，请实验者注意。问题：结合本实验，你能用做成一个湿度测量仪吗？试画出电路图并加以说明。实验二 热敏电阻测温实验实验原理：热敏电阻是利用半导体的电阻随温度变化的特性而制成的测温元件，它具有电阻温度系数大，灵敏度高，热惯性小，工作寿命长，可实现远距离测量等优点。我们通过测量电路，将热敏电阻随温度变化的阻值变化转化为电信号的变化，达到测量温度的目的。实验目的：了解热敏传感器的原理和应用。所需单元及部件：F/V表、主副电源、水银温度计、电热杯、试管、CSY9
7、10型传感器实验扩展箱。实验步骤：（1） 了解的热敏电阻管脚定义、工作原理及使用方法。（2） 将F/V表切换置2V档，实验仪电源切换置2V档，将扩展箱电源旋钮置于第一档（湿敏/热敏档），将扩张箱电源线2（黄线）接于电源正极，电源线3（绿线）接于电源地极，开启主、副电源。（3） 如图（21）将扩张箱热敏电阻输出端与F/V表输入端连接，用手捏住热敏电阻，观察F/V表的读数变化，人手温度约为33.534.5，大体分析一下温度系数的大小。V图21 热敏电阻实验电路图75RtVCC+2VV/F表（4） 将热敏电阻与水银温度计置于试管中，将试管放入电热杯中，向电热杯中加水后开始加热。观察F/V表的读数变化
8、，将从加热开始到水沸腾水银温度计每变化10记录一次数据添入下表。温度（）电压（mV）（5） 测量完毕后，待热水杯彻底冷却后再收起，清理实验台。注意事项：（1） 热水杯中的水应为容积的一半。（2） 实验时注意热水杯的摆放，不要让水蒸气喷到仪器上腐蚀电路。（3） 随地域海拔的不同，水沸腾的温度值会略有差异，可在实验时自行测量。（4） 不同的热敏电阻温度系数不同，测量数据也会相差很大。问题：结合实验，设计一个基于热敏电阻的测温系统，画出电路图并加以说明。实验三 光电二极管测距及测频实验实验原理：光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是
9、，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅。光电二极管是在反向电压作用之下工作的。当有光照时， 它们在反向电使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。所产生的电流在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。实验目的：了解光电二极管的原理及应用。所需单元及部件：F/V表、主副电源、CSY910型传感器实验仪扩展箱。实验步骤：（1） 了解发光二极管工作原理及使用方法。（2） 实验仪电源切换置2V档，将扩展箱电源旋钮置于第2档（测频/力敏档），将扩张箱电源线1（红线）接于实验仪电源正极，电源线3（绿线）接于电源
10、地极，开启主、副电源。（3） 将F/V表切换置2V档，将扩张箱前面板的气敏输出端与F/V表输入端连接，观察F/V表的读数，将传感器旋至圆盘中心正上方，旋动螺旋定位器，降到零点，从零点开始每旋动2cm测量一个数据，共是十组，然后添入下表高度(cm)024681012141618电压（mV）(4) 如图（31）将F/V表切换置频率档, 将传感器旋至圆盘偏左，黑白边上方。旋动直流电机电位器，启动电机并改变电机准速，观察频率计读数。F110kV/F表直流电机反光片VCC +2V图31光电管测频试验(5) 测试完毕后，将电机电位器左旋归零，清理试验台。170注意事项： 电机为最大转速的时间不宜过长，电流
11、过大，易损毁直流电机。问题：结合实验，设计一个基于发光二极管的测距或测频系统，画出电路图并加以说明。实验四 压电式传感器脉搏测试实验实验原理：压电式传感器以某些电介质的压电效应为基础，当外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量电测目的。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点，在工程力学、生物医学、电声学等方面获得广泛应用。实验目的：了解压电式传感器的原理及应用。所需单元及部件：示波器、主副电源、CSY910型传感器实验仪。实验步骤：观察位于扩展箱中部的矮圆柱形压电式传感器，并了解压电式传感器工作原理及使用方法。SVcc+2V=+SAFMMF
12、+压电传感器示波器2.2k图41 脉搏测量实验（1） 实验仪电源切换置2V档，将扩展箱电源旋钮置于第2档（测频/力敏档），将扩张箱电源线2（黄线）接于实验仪电源正极，电源线3（绿线）接于电源地极，开启主、副电源。（2） 如图（41），将扩张箱前面板的力敏输出端与示波器输入端连接，示波器地线接于实验仪地极。（3） 将压电式传感器置于手腕部扰动脉处压紧，调整示波器时间档位至0.1S档，幅度至10mV档，观察示波器的波形。（4） 测试完毕后，清理试验台。注意事项：不得使用尖锐物体（例如指甲、笔尖等）点触压电传感器表面，易造成传感器弹性及灵敏度下降问题：结合本试验及所学数电知识，能否设计一个脉搏表，画
13、出电路图并加以说明。实验五 半导体气敏传感器气体测量实验实验原理：半导体气体敏感传感元件大多是以金属氧化物半导体为基础材料，当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性（例如电导率）发生变化，借此来检测特定气体成分或测量气体浓度。我们采用GS-2A煤气气敏传感器，它具有性能稳定、寿命长、灵敏度高、抗干扰能力强的特点，广泛用于家庭及工业可燃气体检测报警。实验目的：了解气敏传感器的原理及应用。所需单元及部件：F/V表、主副电源、打火机、烧杯、CSY910型传感器实验扩展箱。实验步骤：（1）了解半导体气体传感器GS-2A的管脚定义、工作原理及使用方法。（2）将F/V表切换置20V档，实验仪电源切换
14、置4V档，将扩展箱电源旋钮置于第3档（气体/光敏档），将扩张箱电源线1（红线）接于实验仪电源正极，电源线3（绿线）接于电源地端，开启主、副电源。图51 气体传感器实验原理图Vcc+5VVV/F表气敏传感器气体传感器打火机烧杯图52实验方法示意图（3）如图（51）将扩张箱气敏输出端与F/V表输入端连接。如图（52）将烧杯手持并倒置，将气体传感器置于烧杯底部，打火机置于杯口。（4）观察F/V表的读数，打火机放气开始，然后每2秒钟记录一次数据添入下表。放气时间0s2s4s8s10s电压（mV）（5）关闭电源，结合所得数据，得出电压与可燃气体浓度（放气时间）的关系。.注意事项：（1） 气体传感器与打火机在烧杯内成对角线放置，以使气体传感器测量得到整个烧杯的可燃气体浓度。（2） 气体传感器通电后，需先预热20秒左右后，再进行测量。思考题： 结合实验结果，分析该气体传感器能否用于可燃气体浓度的精确测量，如何实现？实验六 光敏电阻实验实验原理：光敏电阻是常用光敏器件之一，是将光照变化转换成电导率变化的
