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1、THSRZ-1 型传感器系统综合实验装置 简介一、概述THSRZ-1 型传感器系统综合实验装置适应不同类别、不同层次专业教学实验、培训、考核 的需求，是一套多功能、全方位、综合性、动手型的实验装置，可以与普教中的 “物理 ”，职教、 高教中的 “传感器技术 ”、“工业自动化控制 ”、“非电测量技术与应用 ”、 “工程检测技术与应用 等课程的教学实验配套。二、设备构成实验台主要由试验台部分、三源板部分、 处理 （模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。1. 实验台部分这部分设有1k10kHz音频信号发生器、130Hz低频信号发生器、四组直流稳压电源：15V、 +5V、210V、 224V 可调、
2、数字式电压表、频率 /转速表、定时器以及高精度温 度调节仪组成。2. 三源板部分热源：0220V交流电源加热，温度可控制在室温120 C,控制精度土 1 C。转动源： 224V 直流电源驱动，转速可调在 04500 rpm。振动源：振动频率 1Hz 30Hz （可调）。3. 处理（模块）电路部分 包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块。4. 数据采集、分析部分为了加深对自动检测系统的认识, 本实验台增设了 USB 数据采集卡及微处理机组成的微机 数据采集系统（含微机数据采集系统软件）。14
3、位A/D转换、采样速度达300kHz，利用该系统软件,可对学生实验现场采集数据,对数据进行动态或静态处理和分析,并在屏幕上生成十字 坐标曲线和表格数据,对数据进行求平均值、列表、作曲线图以及对数据进行分析、存盘、打 印等处理,实现软件为硬件服务、软件与硬件互动、软件与硬件组成系统的功能。更注重考虑 根据不同数据设定采集的速率。本实验台,作为教学实验仪器,大多传感器基本上都做成透明,以便学生有直观的认识, 测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。三、实验内容结合本装置的数据采集系统,不需另配示波器,可以完成大部分常用传感器的实验及应用。包括金属箔应变传感器、差动变压器、差动电容、霍耳
4、位移、霍耳转速、磁电转速、扩散硅压 力传感器、压电传感器、电涡流传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器（AD590 ）、K型、E型热电偶、PT100铂电阻、湿敏传感器、气敏传感器共17种，三十多个实验。THSRZt位机软件使用说明THSRZt感器实验系统上位机软件使用说明THSZR-1传感器实验系统是和浙江天煌科技实业有限公司生产的THSRZ-1型传感器实验台配套的上位机软件，使用本软件之前先确认安装了USB数据采集以及采集卡的驱动程序。在桌面上找到如下图标：如果数据采集卡和电脑连接好并且安装好了驱动程序，程序将进入到主程序界面，否则程 序将弹出如下所示对话框：在确定安装了驱动
5、和正确连接采集卡的情况下程序将进入如下所示的界面:程序主要包括了工具栏、菜单栏、状态栏、控制栏等。1、菜单栏菜单栏包括系统、示波器、视图、工具、帮助五大下拉项目。其中系统中包括开始采集、停止采集、退出三个选项。当单击开始采集的时候，开始采集 按钮将会变灰（不能使用），同时停止采集按钮被激活， 工具栏上的采集和关闭按钮也会作出相 应的变化。此时示波器将会显示采集到的波形。幵始采集停止采集退出堪）示波器包括暂停显示、波形同步、波形操作、波形复位、基准复位、波形清除、波形复制七个选项。其中波形操作又包括有XY轴放大、X轴放大、Y轴放大、波形抓取、十字跟踪五个选项。示波器無暂停显示破那同步基淮复位工轴
6、放大倔眼大暂停显示波形同步就是让波形停止在这个时候，但是采集还在继续。同步显示波形。波形操作：XY轴放大 一在此操作模式下，可以任意放大鼠标选定的矩形波形窗口到满屏。X轴放大 一在此操作模式下，可以任意放大鼠标选定的时间轴区域波形到满屏。Y轴放大 一在此操作模式下，可以任意放大鼠标选定的幅值轴区域波形到满屏。 波形抓取-在此操作模式下，可以对波形进行抓取移动。十字跟踪 一在此操作模式下，示波器会弹出两跟踪线。 用户可以用鼠标拖动跟踪线到指 定的位置，状态栏会实时显示跟踪线和波形交叉点的坐标位置。波形复位-在放大波形的情况下还原到波形的初始状态。基准复位 -复位控制区里的水平，基准按钮到初始状态
7、。波形清除一清除示波器中的波形。波形复制 一将示波器中的图形复制到剪贴板中，这样可以方便将图形粘贴到其他程序中，比 如windows自带的画板程序。视图包括工具栏、状态栏和控制栏三个项目。这三个栏目是用来显示工具栏、状态栏&控 制栏的。入下所示：视图扌工具栏2状态栏国1*控帯魅归工具包括实验数据处理和计算器这两个项目。单击实验数据处理项目将会出现画图工具程 序，在程序中手动填入数据然后单击确定将会进入到曲线拟合程序。如下图所示：实验数据处理计算器31根据需要选择不同的拟合方式，然后单击显示曲线将会出现不同的拟合曲线。拟合方式有 线性拟合、曲线拟合，其中曲线拟合又包括双曲线拟合和抛物线拟合。图形
8、显示如下：#单击计算器将会弹出一个计算器出来，入下图所示:计异器严陶辑夏看辺钢助a.B MMMFIM h MMFirnri h mmi irnFi帮助只有一个关于 THSRZ-1的选项。单击后将出现如下图形:目录实验一 金属箔式应变片 单臂电桥性能实验 实验二 金属箔式应变片 半桥性能实验 实验三 金属箔式应变片 全桥性能实验 实验四 直流全桥的应用 电子秤实验 实验五 交流全桥的应用 振动测量实验 实验六 扩散硅压阻压力传感器差压测量实验 实验七 差动变压器的性能实验 实验八 差动变压器零点残余电压补偿实验 实验九 激励频率对差动变压器特性的影响实验 实验十 差动变压器的应用 振动测量实验
9、实验十一 电容式传感器的位移特性实验 实验十二 电容传感器动态特性实验 实验十三 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验十四 交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验十五 霍尔测速实验 实验十六 霍尔式传感器振动测量实验 实验十七 磁电式转速传感器的测速实验 实验十八 压电式传感器振动实验 实验十九 电涡流传感器的位移特性实验 实验二十 被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 实验二十一 电涡流传感器测量振动实验 实验二十二 光纤传感器的位移特性实验 实验二十三 光纤传感器的测速实验 实验二十四 光纤传感器测量振动实验 实验二十五 光电转速传感器的转速测量实验 实验二十六 PT
10、100 温度控制实验 实验二十七 集成温度传感器的温度特性实验 实验二十八 铂电阻温度特性实验 实验二十九 热电偶测温实验 实验三十 E 型热电偶测温实验 实验三十一 热电偶冷端温度补偿实验 实验三十二 气敏传感器实验 实验三十三 湿敏传感器实验 实验三十四 转速控制实验 * 打*号为演示实验，选做。实验一 金属箔式应变片 单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、土15V、土 4V电源、万用表（自备）。三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电
11、阻应变效应的关系式为： R/R=K & ,式中 R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数, = 1/1为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生 形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。应变片托盘图1-1图1-2#揍主控辑接数显表 世源输出Vi地R1 R2 R3 R4S i i i o o 4 摯O字r-Ui J应变传感器实验模板Kll R13Rid-E+E旷A/ RsI Cl4nRlT1-7 Rl9I4-15V GND -LEV O C通过这些应变片转换被测部位受力状态变化
12、、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如 图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压(1-1)E ：R/R41 R1 -2 RR为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为E为电桥电源电压,1 ARL=100%。2 R四、实验内容与步骤1. 应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R仁R2=R3=R4=350 Q。2差动放大器调零。从主控台接入土15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端 Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw
13、3 调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器 Rw4使电压表显示为 0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）R1）接入电桥与 R5、R6、R7Ui，检查接线无误后，合上主3. 按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如 构成一个单臂直流电桥。4加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端 控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。5.在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值， 依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。重量（g）电压（mV）表1 1五、实验报告根据表1 1计算系统灵敏度
14、 S= U/ W（ U输出电压变化量， W重量变化量）和非线 性误差S f1 = A m/yF.s x 100%，式中 m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大 偏差；yF，s为满量程（200g）输出平均值。六、注意事项加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏!#实验二金属箔式应变片半桥性能实验一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、实验仪器：同实验一三、实验原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为E占R Uo=EK e 12 =(2-1)2 RE为电桥电源电压，式 2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。四、实验内容与步骤1.应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。2 差动放大器调零，参考实验一步骤2。3按图2-1接线，将受力相反(一片受拉，一片受压)的两只应变片接入电桥的邻边。4. 加托盘后电桥调零，参考实验一步骤4。5. 在应变传
