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1、检测技术实验指导书机电学院，2006.3目录 CSY2000系列传感器与检测技术实验台3预习实验（一） 移相器相敏检波器的使用5预习实验（二） 温度源的温度控制调节实验8实验一 应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验23实验二 差动变压器测位移实验30实验三 电容式传感器的位移实验35实验四 霍尔传感器特性研究37实验五 压电式传感器测振动实验40实验六 光纤传感器的位移特性实验42实验七 K热电偶测温性能实验46实验八 集成温度传感器的特性实验50CSY2000系列传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY2000系列传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的
2、实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌等组成。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）；气压源020KPa（可调）；温度（转速）智能调节仪；计算机通信口；主机箱面板上装有电压、频率转速、气压、计时器数显表；漏电保护开关等。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。2、振动源：振动台振动频率1Hz30Hz可调（谐振频率9Hz左右）。 转动源：手动控制02400转分；
3、自动控制3002400转分。 温度源：常温180。3、传感器：基本型有电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式位移传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器（光电断续器）、集成温度(AD590)传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt100铂电阻、Cu50铜电阻、湿敏传感器、气敏传感器共十八个。 增强型：基本型基础上可选配扭矩传感器、超声位移传感器、PSD位置传感器、CCD电荷耦合器件、光栅位移传感器、红外热释电传感器、红外夜视传感器、指纹传感器等。4、实验模板：基本型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、
4、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相相敏检波低通滤波共十块模板。增强型增加与选配传感器配套的实验模板。5、数据采集卡及处理软件，另附。6、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、电路原理实验模板电路原理已印刷在模板的面板上 ，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。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0000，表示实验台已接通电源。3、做每个实验前应先阅读实验指南，每个实验均应
5、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（温度开关）电源开关，调节仪的PV显示测量值；SV显示设定值。5、合上气源开关，气泵有声响，说明气泵工作正常。6、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；防止传感器及实验模板跌落地面。实验完毕要将传感器、配件、实验模板及连线全部整理好。2、故障排除开机后数显表都无显示，应查AC220V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。转动源不工作，则
6、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。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。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。五、注意事项1. 在实验前务必详细阅读实验指南。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的面板和实验模板 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模板时接
7、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，请将传感器及实验模板放回原处。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。预习实验（一） 移相器相敏检波器的使用一实验目的：1、掌握移相器相敏检波器电路原理，及输入输出接口。2、掌握移相器相敏检波器的使用方法。二、实验设备：ZCYI型综合传感器实验仪双线示波器三、实验内容：1、 移相器实验： 图1-0-2 移相器实验步骤：（1） 音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从0 、180 ）插口输出均可）
8、。（2）将示波器的两根输入线分别接到移相器的输入端输出端，调整示波器，观察示波器的波形。（3）旋动移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。（4）改变音频振荡器的频率，观察不同的频率时的最大相移范围。* 总结移相器的调整方法。2、 相敏检波器实验： 图1-0-3 相敏检波器实验步骤A、（1）把音频振荡器的输出电压（0 、180 均可）接至相敏检波器的输入端。（2）将直流稳压电源打到 2V档，把输出电压（正或负均可）接到相敏检波器参考输入端 。（3）把示波器的两根输入线分别接到相敏检波器的输入端和输出端，观察输入和输出波形的相位关系和幅值关系。（4）改变参考电压的极性，观察输入输出波形的相位和
9、幅值的关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入与输出（ ）相，当参考电压为负时，输入与输出（ ）相，此时电路的放大倍数为（ ）倍。B、（1）从音频振荡器的0 输出插口输出信号至移相器的输入端，移相器的输出与相敏检波器参考输出端 之间连接起来，相敏检波器的信号输入端也与音频振荡器的0 输出插口连接起来。（2）将示波器的两根输入线分别连接到参考输入端和附加观察插口和 ， 观察示波器上的两个波形。由此得出：相敏检波器中的整形电路的作用是将输入的（ ） 波转变成（） 波，使相敏检波器中的电子开关能正常工作。 图1-0-4 实验C的接线图C、（1）将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接起来，低
10、通滤波器的输出端接电压表的输入端（20V）。（2）将原接于参考输入的那根示波器的输入线接至相敏检波器的输出端，见实验图1-0-4。（3）适当调整音频振荡器的幅度旋钮，调节移相器械旋钮，仔细观察示波器的波形和电压表的指针偏转，然后将相敏检波器的输入端接通到音频振荡器180 输出插口，观察示波器的波形和电压表数字变化。由此可看出：当相敏检波器的输入与开关信号（ ）相时，输出为正极性的（）波形，电压表指示为（ ）极性方向的最大值，反之则输出为（）极性的( )波形，指示为( )极性方向的最( )值。D、（）调整移相器，使输出最大，利用示波器和电压表测出相敏检波器的输入电压峰峰值与直流电压的关系。输入i
11、p-p(V)0.5 1 2 4 81620输出V(V)（）使输入信号与参考信号的相位改变180，测出上述关系：输入ip-p(V)0.5 1 2 4 81620输出V(V)（）改变低频振荡器作为输入波形，观察结果。问：当输入直流信号给相敏检波器，输出波形如何？其平均值为多少？、总结相敏检波器的使用方法。预习实验（二） 温度源的温度控制调节实验一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程。二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻电压转换后与温度设定值比较再进行数字
12、PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图201所示。三、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100温度传感器。图201温度控制原理框图四、实验步骤：温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24 DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24 DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器Pt1
13、00的插孔，另一个是温度实验传感器的插孔；背面有保险丝座和加热器电源插座。使用时将电源开关打开(为关，-为开)。从安全性、经济性即具有高的性价比考虑且不影响学生掌握原理的前提下温度源设计温度200。1、调节仪的简介及调节仪的面板按键说明参阅附言。2、设置调节仪温度控制参数：合上主机箱上的电源开关；再合上主机箱上的调节仪电源开关，仪表上电后，仪表的上显示窗口(PV)显示随机数；下显示窗口(SV)显示控制给定值或交替闪烁显示控制给定值和“orAL”。按SET键并保持约3秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等，对于配置好并
14、锁上参数锁的仪表，用、（A/M）等键可修改参数值。按（A/M）键并保持不放，可返回显示上一参数。先按（A/M）键不放接着再按SET键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。如果参数被锁上，则只能显示被EP参数定义的参数（可由用户定义的，工作现场经常需要使用的参数及程序），而无法看到其它的参数。不过，至少能看到Loc参数显示出来。具体设置温度控制参数方法步骤如下：(1)、按SET键并保持约3秒钟，仪表进入参数设置状态；PV窗显示HIAL(上限)，用、键可修改参数值，使SV窗显示实验温度(室温)，如50。(2)、再按SET键，PV窗显示LoAL(下限) ，用、键可修改参数值，使SV窗显示(1)所设置的温度值50。(3)、再按SET键，PV窗显示dHAL(正偏差报警) ，长按键，使SV窗显示9999(消除报警功能)后释放键。(4)、再按SET键，PV窗显示dLAL(负偏差报警) ，长按键，使SV窗显示9999(消除报警功能)后释放键。(5)、再按SET键，PV窗显示dF(回差、死区、滞环) ，用、键修改参数值，使SV窗显示0.
