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《传感技术综合实验单元》实验指导书一、电子测量与检测实验须知传感技术综合实验的目的使学生在掌握各类传感器的理论及其检测技术、信号调理电路和光电检测技术基础上，能合理选择和利用传感器测量各种工程上常见的物理量。
这是本专业本科学生必须掌握的基本技能。
要求学生通过实际操作，培养独立思考、独立分析和独立实验的能力。
为使实验正确、顺利地进行，并保证实验设备、仪器仪表和人身的安全，在做检测与转换技术实验时，需知以下内容。
1．实验预习实验前，学生必须进行认真预习，掌握每次实验的目的、内容、线路、实验设备和仪器仪表、测量和记录项目等，做到心中有数，减少实验盲目性，提高实验效率。
2．电源（1）实验桌上通常设有单相（或三相）交流电源开关和直流电源开关，由实验室统一供电，实验前应弄清各输出端点间的电压数值。
（2）实验桌（或仪器）上配有直流稳压电源，在接入线路之前应调节好输出电压数值，使之符合实验线路要求。
特别是在实验线路中，严禁将超过规定电压数值的电源接入线路运行。
（3）在进行实验线路的接线、改线或拆线之前，必须断开电源开关，严禁带电操作，避免在接线或拆线过程中，造成电源设备或部分实验线路短路而损坏设备或实验线路元器件。
3．实验线路（1）认真熟悉实验线路原理图，能识图并能按图接好实验线路。
（2）实验线路接线要准确、可靠和有条理，接线柱要拧紧，插头与线路中的插孔的结合要插准插紧，以免接触不良引起部分线路断开。
（3）线路中不要接活动裸接头，线头过长的铜丝应剪去，以免因操作不慎或偶然原因而触电，或使线路造成意想不到的后果。
（4）线路接好后，应先由同组同学相互检查，然后请实验指导教师检查同意后，才能接通电源开关，进行实验。
4．仪器仪表（1）认真掌握每次实验所用仪器仪表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚仪表的型号规格和精度等级等。
（2）仪器仪表与实验线路板（或设备）的位置应合理布置，以方便实验操作和测量。
（3）仪器仪表上的旋钮有起止位置，旋转时用力要适度，到头时严禁强制用力旋转，以免损坏旋钮内部的轴及其连接部分，影响实验进行。
工程测量实验指导书摘要：一、实验目的二、实验原理三、实验仪器与设备四、实验步骤1.准备工作2.测量过程3.数据处理与分析五、实验报告要求六、注意事项正文：【实验目的】本实验旨在使学生掌握工程测量的基本原理和方法，熟练使用测量仪器，培养学生的动手能力和实际操作技能。
【实验原理】工程测量是研究和应用测量理论与技术，对各种工程项目的几何形状、大小、位置及物理特性进行测量、描述和评价的一门学科。
实验中将涉及到测量误差的计算与分析，以及全站仪、经纬仪、水准仪等测量仪器的使用。
【实验仪器与设备】1.全站仪2.经纬仪3.水准仪4.测距仪5.测量标尺6.其他辅助工具【实验步骤】【准备工作】1.检查实验仪器，确保仪器状态良好，功能正常。
2.熟悉实验流程，了解各步骤的操作要点。
3.确定实验场地，做好安全措施。
【测量过程】1.使用经纬仪进行角度测量。
2.使用水准仪进行高差测量。
3.使用全站仪进行距离测量。
4.记录测量数据，整理测量成果。
【数据处理与分析】1.计算测量误差，分析误差来源。
2.对测量数据进行处理，得出最终测量结果。
3.分析实验过程中存在的问题，提出改进措施。
【实验报告要求】1.详细记录实验过程，包括测量数据、计算过程和分析结果。
2.绘制实验成果图，清晰展示测量结果。
3.撰写实验报告，对实验过程和结果进行总结，并提出建议。
【注意事项】1.严格遵守实验纪律，确保实验安全。
2.爱护实验仪器，正确使用和存放。
3.注重实际操作，培养良好的动手能力。
ZY1804I光纤通信原理实验系统简介本实验系统是为配合《光纤通信》课程的理论教学，结合目前光纤通信工程技术最新进展，为了提高大专院校学生实际操作和动手能力而研制开发的。
一、产品的系统特点光纤I型实验系统注重产品的系统和功能组成，产品的设计着重体现系统性、先进性、实用性，并根据市场及客户实际需求，充分考虑工艺外观结构、产品的功能和性价比。
整个系统分中央控制器、备用环和光传输三大部分，各自独立又相互关联，所有模块在单独进行实验同时又可系统集联，实验灵活丰富，可设计、可比较、可操作、可观测性强。
整个系统采用2.048M传输速率，既有利于实验观测，又可以模拟实际光纤传输时的各种性能。
实验紧密结合光通信新技术的发展趋势，将波分复用、光时分复用和SDH传输网等新技术都通过实验演示出来，简单易懂。
采用大规模的现场可编程门阵列器件，使得产品的开放性、可升级性强。
同时为了实现自愈环（即备用环）功能以及使学生有更大的开发和操作空间，特意制作了二次开发板，并预留大量的I/O扩展口，可在开发板上独立完成二次开发设计。
所有实验大多采用开关控制，减小了实验操作时的繁琐性。
该实验系统融合了当今的光纤通信技术发展的一些新技术和新器件，并将其融入到光纤通信原理课程当中，同时与通信原理和程控交换课程的部分原理结合，其主要有以下特点：1、实验箱采用“整板+核心板”设计，特殊光器件玻璃罩保护，元器件贴片化，模块元件布局完全对称。
所有的测试钩和连接孔均有标识，深蓝色的电路板，白色丝印使得整个电路板层次性强、美观、大方。
2、实验箱和光纤通信原理教材紧密结合，实验项目和顺序与教材保持完全同步。
通过八个方面全面实验来了解光纤通信的全过程，八个方面分别是：光纤和光缆；通信用光器件（有源器件和无源器件）；光端机(光发、光收端机)；数字光纤通信系统；模拟光纤通信系统；光纤通信新技术；光纤通信测量技术；光纤通信网络。
3、系统采用整板上分模块的设计方式，除了核心板——中央控制器外，还配置了光发端机、光收端机、模拟信号源、数字信号源、数字终端、电话模块、串口通信模块等。
传感器与检测技术实验指导教师：陈劲松实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验错误!未指定书签。
实验二金属箔式应变片-全桥性能实验及电子秤实验错误!未指定书签。
实验三电容式传感器的位移特性实验 ..... 错误!未指定书签。
实验四Pt100热电阻测温实验.................. 错误!未指定书签。
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、 基本原理：金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为：SlR ρ=（1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ∆，横截面积相应减小S ∆，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ∆，故引起电阻值变化R ∆。
对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有：ρρ∆+∆-∆=∆S S l l R R （2）式中的l l ∆为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×mm mm 610-）。
若径向应变为rr ∆，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为）（l l r r ∆-=∆μ，因为S S ∆=2（rr ∆），则（2）式可以写成： llk l l l l l l R R ∆=∆∆∆++=∆++∆=∆02121）（）（ρρμρρμ（3） 式（3）为“应变效应”的表达式。
0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是）（ρερ∆，是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。
对于金属材料而言，以前者为主，则μ210+≈k ，对半导体，0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。
实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。
通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。
用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
检测与转换（传感器）技术实训装置使用说明书上海天威教学实验设备有限公司实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验所用单元电阻应变式传感器、电阻与霍尔式传感器转换电路板（调零电桥）、差动放大器、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R ＝K ε，ΔR 为电阻丝变化值，K 为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L 。
通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。
2、电阻应变式传感如图1-1所示。
传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm 。
1342+5VR RR5R1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R 1、R 2、R 3为固定，R 为电阻应变片，输出电压U O ＝EK ε，E 为电桥转换系数。
+5V R 2rR 1R R 1R 2R 4RP 2OP07R 3R 4RP 1R 5+15V-15V 调零电桥电 阻传感器差动放大器4321876RPR 3VA DB CE图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图四、实验步骤1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示15mm 左右。
将测微器装入位移台架上部的开口处，将测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆磁钢吸合，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。
2、将实验箱（实验台内部已连接）面板上的±15V 和地端，用导线接到差动放大器上；将放大器放大倍数电位器RP 1旋钮（实验台为增益旋钮）顺时针旋到终端位置。
广州康大职业技术学院《检测与转换技术》课程标准一、基本信息适用对象：应用电子技术专业学生制定时间：2010年6月学分：3学时：56课程代码：所属系部：自动化系制定人：吴闽批准人：陶廷甫二、课程的目标1、专业能力目标（1）掌握检测技术的基本概念及基本知识，传感器的基本概念及主要特性参数。
（2）掌握工业检测中常用的传感器，如压力、流量、温度、物位等传感器的相关的电路、基本原理、结构特点，适用范围等。
（3）掌握常用传感器、近代新型传感技术及信号调制电路等内容。
2、方法能力目标（1）检测技术和装置是电子及自动化系统中不可缺少的组成部分，能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器。
（2）能够运用所学知识设计、制作、简单测试基本检测单元模块电路等。
（3）通过本课程的学习，能够使用常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏，进行简单维护。
3、社会能力目标（1）初步具有检测和控制系统的使用的职业能力。
（2）提高动手能力、为后读课程学习和工程的实践技术打下基础。
（3）团队协作、勤奋敬业、吃苦耐劳等良好风貌；三、整体教学设计思路1、课程定位本课程是电子技术，电气自动化专业的一门专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握压力、流量、温度、物位测量仪表的工作原理。
熟悉压力、流量、温度、物位测量仪表的发展状况。
熟练掌握各种压力、流量、温度、物位测量仪表的适用条件，工业检测中常用的传感器及相关的电路、基本原理、结构特点，适用范围，要求学生掌握较为扎实的传感器和自动检测的知识和技能。
因此，本课程要以能力培养为重，构建学生应用传感器知识和自动检测技术解决生产方面问题的实际能力，培养学生胜任职业岗位的相关技能、技艺。
2、课程开发思路为了使这门课程的教学达到预定的能力目标，课程设计思路是以传感器与检测系统的设计、制作过程为依据，整合、序化教学内容，作为训练学生职业岗位综合能力的主要载体；针对高职学生理论基础相对薄弱，理论学习时间相对较少，学习动力不足的特点，在课程教学内容的选取上，从传感器使用者的角度出发，坚持理论联系实际，以技术应用为主，着眼于提高学生选择正确的传感器、解决实际工程检测能力的目的来实施教学。
计量与检测作业指导书第1章计量与检测基础 (4)1.1 计量的概念与分类 (4)1.1.1 计量的概念 (4)1.1.2 计量的分类 (4)1.2 检测的基本原理与方法 (4)1.2.1 检测的基本原理 (4)1.2.2 检测的方法 (4)第2章计量单位与量值传递 (5)2.1 计量单位制 (5)2.1.1 国际单位制 (5)2.1.2 我国的计量单位制 (5)2.2 量值传递与溯源 (5)2.2.1 量值传递 (5)2.2.2 量值溯源 (5)2.3 计量检定与校准 (5)2.3.1 计量检定 (6)2.3.2 计量校准 (6)2.3.3 计量检定与校准的区别 (6)2.3.4 计量检定与校准的联系 (6)第3章计量器具及其使用 (6)3.1 计量器具的选用与维护 (6)3.1.1 计量器具的选用 (6)3.1.2 计量器具的维护 (6)3.2 常用计量器具的结构与原理 (7)3.2.1 电流表 (7)3.2.2 电压表 (7)3.2.3 万用表 (7)3.2.4 示波器 (7)3.3 计量器具的误差分析 (7)3.3.1 系统误差 (7)3.3.2 随机误差 (8)3.3.3 粗大误差 (8)第4章传感器与检测技术 (8)4.1 传感器原理与应用 (8)4.1.1 传感器概述 (8)4.1.2 传感器原理 (8)4.1.3 传感器应用 (8)4.2 检测信号的转换与处理 (9)4.2.1 信号转换 (9)4.2.2 信号处理 (9)4.3 检测系统的功能评价 (9)4.3.1 精度 (9)4.3.2 灵敏度 (9)4.3.3 稳定性和可靠性 (9)4.3.4 响应速度和频带宽度 (9)4.3.5 抗干扰能力 (9)4.3.6 量程和分辨率 (9)第5章长度计量与检测 (10)5.1 长度计量基本概念 (10)5.1.1 长度单位 (10)5.1.2 长度计量标准 (10)5.1.3 长度计量方法 (10)5.2 长度测量方法与仪器 (10)5.2.1 直接测量法 (10)5.2.2 间接测量法 (10)5.2.3 长度测量仪器 (10)5.3 长度测量误差分析 (10)5.3.1 系统误差 (10)5.3.2 随机误差 (11)5.3.3 减小误差的方法 (11)第6章力学计量与检测 (11)6.1 力学计量基本概念 (11)6.1.1 力学量 (11)6.1.2 力学计量 (11)6.1.3 力学计量单位 (11)6.2 力学量测量方法与仪器 (11)6.2.1 测量方法 (11)6.2.2 测量仪器 (12)6.3 力学测量误差分析 (12)6.3.1 系统误差 (12)6.3.2 随机误差 (12)6.3.3 误差处理方法 (12)6.3.4 误差传递与合成 (12)第7章热工计量与检测 (12)7.1 热工计量基本概念 (12)7.1.1 热量 (12)7.1.2 温度 (13)7.1.3 热流 (13)7.2 热工量测量方法与仪器 (13)7.2.1 热量测量 (13)7.2.2 温度测量 (13)7.2.3 热流测量 (13)7.3 热工测量误差分析 (14)第8章电磁计量与检测 (14)8.1 电磁计量基本概念 (14)8.1.1 电磁量定义及单位制 (14)8.1.2 电磁计量的重要性 (14)8.2 电磁量测量方法与仪器 (14)8.2.1 电流测量 (15)8.2.2 电压测量 (15)8.2.3 电阻测量 (15)8.2.4 磁场测量 (15)8.3 电磁测量误差分析 (15)8.3.1 系统误差 (15)8.3.2 随机误差 (15)8.3.3 粗大误差 (15)8.3.4 电磁干扰误差 (15)第9章光学计量与检测 (15)9.1 光学计量基本概念 (16)9.1.1 光的传播 (16)9.1.2 反射与折射 (16)9.1.3 衍射与干涉 (16)9.1.4 偏振 (16)9.2 光学量测量方法与仪器 (16)9.2.1 几何量测量 (16)9.2.2 光学量测量 (16)9.2.3 光学子系统测量 (16)9.3 光学测量误差分析 (17)9.3.1 光源波动 (17)9.3.2 仪器误差 (17)9.3.3 环境因素 (17)9.3.4 人为因素 (17)9.3.5 光学系统误差 (17)第10章计量与检测数据的处理与分析 (17)10.1 数据处理基本方法 (17)10.1.1 数据收集与整理 (17)10.1.2 数据表示与记录 (17)10.1.3 数据校验与审核 (18)10.2 测量不确定度评定 (18)10.2.1 测量不确定度的概念 (18)10.2.2 测量不确定度的评定方法 (18)10.2.3 测量不确定度的表示与报告 (18)10.3 计量与检测数据的统计分析与应用 (18)10.3.1 描述性统计分析 (18)10.3.2 假设检验 (18)10.3.3 方差分析 (18)10.3.4 相关性分析 (18)10.3.5 回归分析 (18)10.3.6 数据可视化 (19)第1章计量与检测基础1.1 计量的概念与分类计量作为科学技术领域中的重要分支，主要涉及对物理量的测定和量值传递。
互换性与技术测量实验指导书《互换性与技术测量》实验指导书卢桂萍编写机械与车辆学院二0一0年三月目录实验一孔轴配合的认识及基本技术测量实验二用立式光学计测量轴径实验三用合象水平仪测量直线度误差实验四表面粗糙度测量实验五齿轮测量实验一孔轴配合的认识及基本技术测量一、实验目的1．掌握技术测量的基本概念、基本知识；2．加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；3．学会选择并组合量块；4．认识和学会使用几种常用的机械式量仪；5．了解随机误差的处理。
二、实验内容1．观察减速箱中孔轴配合的类型；2．测量方法分类、测量工具介绍；2．量块的选择及组合；4．量仪的使用及测量。
三、测量原理及计量器具说明第一节技术测量的基本知识一、测量的一般概念技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。
所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。
他包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。
“检验”具有比测量更广泛的含义。
例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。
二、长度单位基准及尺寸传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。
公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常用的公制单位为毫米（mm）,精密测量时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：1m=1000mm1mm=1000μm使用光速作为长度基准，虽然可以达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。
为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。
如表1-1为我国尺寸传递图表，它体现了我国尺寸传递的全过程。
表1-1 尺寸传递系统三、测量工具的分类测量工具可按其测量原理、结构特点及用途分以下四类：1．基准量具：①定值基准量具；②变值量具。
2．通用量具和量仪：它可以用来测量一定范围内的任意值。
实验一金属箔式应变片性能研究一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
2、了解金属箔式应变片，半桥的工作原理和工作情况。
3、了解金属箔式应变片，全桥的工作原理和工作情况。
4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。
二、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应工程结构件的内部变形转化为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的形变，然后由电阻应变片将弹性元件的形变转化为电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或者电流变化信号输出。
它可用于能转化成形变的的各种物理量的检测。
本实验以金属箔式应变片为研究对象。
箔式应变片的基本结构：金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或者金属箔制成，如图所示：(a)丝式应变片(b) 箔式应变片图1-1金属箔式应变片结构金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。
电阻丝在外力的作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为△R/R=Kε。
式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化。
为了将电阻应变式传感器的电阻变化转化成电压或者电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
能较好地满足各种应变测量要求，因此在测量应变中得到了广泛的应用。
电路电桥按其工作方式分有单臂、半桥、全桥三种，单臂工作输出信号最小，线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压一般采用半桥或者全桥工作。
三、需用器件与单元：可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、应变片、电压/频率表、主、副电源。
检测与转换技术 实验指导书目录 第一章CSY2001B传感器试验台说明书第二章实验指导一、应变式电阻传感器：单臂、半桥、全桥比较二、差动面积式电容传感器的静态及动态特性三、PSD光电位置传感器四、温度传感器设计第一章CSY2001B传感器实验台说明书CSY2001B传感器系统综合实验台为完全模块式结构，分主机、实验模块和实验桌三部分。
根据用户不同的需求分为基本型和增强性两种配置。
主机由实验工作平台，传感器综合系统、高稳定交、直流信号源，温控电加热源，旋转源、位移机构、振动机构、仪表显示、电动气压源、数据采集处理和通信系统（RS232接口）、实验软件等组成。
全套13个实验模块中均包含一种或一类传感器及实验所需的电路和执行机构（位移装置均由进口精密导轨组成，以确保纯直线性位移），实验时模块可按实验要求灵活组合，仪器性能稳定可靠，方便实用。
传感器包括：（基本型含24种传感器，序号1.1-1.24。
增强型含31种传感器，序号1.1-1.31）1.1 金属箔式应变传感器（箔式应变片工作片4片；温度补偿片2片,应变系数：2.06，精度2%）1.2 称重传感器（标准商用双孔悬臂梁结构，量程0~500g，精度2%）1.3 MPX扩散硅压阻式压力传感器（差压式，量程0~50KP，精度3%）1.4 半导体应变传感器（BY350，工作片2片，应变系数120）1.5 标准K分度热电偶，（量程0~800℃，精度3%）1.6 标准E分度热电偶，（量程0~800℃，精度3%）1.7 MF型半导体热敏传感器（负温度系数，25℃时电阻值10K）1.8 Pt100铂热电阻（量程0~800℃，精度5%）1.9 半导体温敏二极管（精度5%）1.10 集成温度传感器（电流型，精度2%）1.11 光敏电阻传感器（cds器件，光电阻≥2MΩ.1.12 光电转速传感器（近红外发射-接收量程0~2400转/分）1.13 光纤位移传感器（多模光强型，量程≥2mm,在其线性工作范围内精度5%）1.14 热释电红外传感器（光谱响应7~15μm，光频响应0.5~10HZ）。
1.15 半导体霍尔传感器(由线性霍尔元件与梯度磁场组成。
工作范围：位移±2mm，精度5%)1.16 磁电式传感器（动铁与线圈）1.17 湿敏电阻传感器（高分子材料，工作范围5~95%RH，）1.18 湿敏电容传感器（高分子材料，工作范围5~95%RH）1.19 MQ3气敏传感器（酒精气敏感，实验演示用）1.20 电感式传感器（差动变压器，量程±5mm,精度5%）1.21 压电加速度传感器（PZT压电陶瓷与质量块。
工作范围5~30H Z）1.22 电涡流传感器（线性工作范围1mm,精度3%）1.23 电容传感器（同轴式差动变面积电容，工作范围±3mm,精度2%）1.24 力平衡传感器（综合传感器系统）1．25 光电池传感器1．26 光敏二极管传感器1．27 光敏三极管传感器1.28 PSD光电位置传感器（PSD器件与激光器组件，采用工业上的三角测量法，量程25mm，精度0.1%）1.29 激光光栅传感器（光栅衍射及光栅莫尔条纹，莫尔条纹精密位移记数精度0.01mm）1.30 CCD图象传感器（光敏面尺寸：1/3英寸。
采用计算机软件与CCD传感器配合，进行高精度物径及高精度光栅莫尔条纹位移自动测试。
）1.31 超声波测距传感器（量程范围30~600mm，精度10mm）主机配置：2.1 直流稳压电源：（传感器工作直流激励源与实验模块工作电源）±2V~±10V分五档输出，最大输出电流1.5A±15V（±12V）、最大输出电流1.5A；激光器电源。
2.2 音频信号源：（传感器工作交流激励源）0.4KHz-10KHz输出连续可调，最大V p-p值20V。
00、1800端口反相输出00、L V端口功率输出，最大输出电流1.5A1800端口电压输出，最大输出功率300mw2.3 低频信号源：（供主机位移平台与双平行悬臂梁振动激励，实现传感器动态测试）1Hz~30Hz输出，连续可调，最大输出电流1.5A，最大V p-p值20V，激振I（双平行悬臂梁）、激振II（圆形位移平台）的振动源。
转换钮子开关的作用：（请特别注意）当倒向V0侧时，低频信号源正常使用，V端输出低频信号，倒向Vi 侧时，断开低频信号电路，V端无低频信号输出，停止激振Ⅰ、Ⅱ的激励。
Vi作为电流放大器的信号输入端，输出端仍为V端。
激振不工作时激振选择开关应位于置中位置。
2.4 温控电加热源：（温度传感器加热源）由E分度热电偶控温的300W电加热炉，最高控制炉温400℃，实验控温≤200℃。
交流220V插口提供电炉加热电源，作为温度传感器热源、及热电偶测温、标定和传感器温度效应的温度源等。
2.5 旋转源：（光电、电涡流传感器测转速之用）低噪声旋转电机，转速0-2400转/分，连续可调。
（特别注意：电机不工作时钮子开关应置于“关”，否则直流稳压电源负电源会无输出）。
2.6 气压源：（提供压力传感器气压源）电动气泵：气压输出应≤40KP，连续可调,使用时请注意控制气压。
手动加压气囊：可加压至满量程40KP，通过减压阀调节气压值。
仪表显示部分：3.1 电压/频率表：3 1/2位数字表、电压显示分0~2V、0~20V两档；频率显示分0~2KHz、0~20KHz两档，灵敏度≤50mv。
3.2 数字式温度表：（E分度）温度显示：0-800℃（用其他热电偶测温时应查对相应的热电偶分度表）。
3.3 气压表：0-40KP（0-300mmHg）显示。
计算机通信与数据采集：4.1 通信接口：标准RS232口，提供实验台与计算机通信接口。
4.2 数据采集卡：12位A/D转换，采集卡信号输入端为电压/频率表的“通道Ⅰ”和“通道Ⅱ”端，采集卡频率输入端为“转速信号入”口。
实验模块包含：（基本型含9个模块，序号5.1-5.9，增强型含13个模块，序号5.1-5.13，每个模块包含一种或一类传感器，使用方便）5.1 实验公共电路模块：提供所有实验中所需的电桥、差动放大器、低通滤波器、电荷放大器、移项器、相敏检波器等公用电路。
5.2 应变式传感器实验模块（包含电阻应变及压力传感器）：金属箔式标准商用称重传感器（带加热及温度补偿）、悬臂梁结构金属箔式、半导体应变、MPX扩散硅压阻式传感器、放大电路。
5.3电感式传感器实验模块：差动变压器、螺管式传感器、高精度位移导轨、放大电路。
5.4 电容式传感器实验模块：同轴式差动电容组成的双T电桥检测电路，精密位移导轨。
5.5 光电传感器实验模块：光纤位移传感器与光电耦合器、光敏电阻及信号变换电路，精密位移导轨、电机旋转装置。
5.6 霍尔传感器实验模块：霍尔传感器、梯度磁场、变换电路及高精度位移导轨。
5.7 温度传感器实验模块：提供7种温度传感器及变换电路，可控电加热炉。
5.8 电涡流传感器实验模块：电涡流探头、变换电路及精密位移导轨。
5.9 湿敏气敏传感器实验模块：高分子湿敏电阻、湿敏电容、MQ3气敏传感器及变换电路。
5.10 PSD光电位置传感器实验模块：PSD器件及激光器组件、精密位移导轨，高倍放大器。
（增强型单元）5.11 CCD 图象传感器及光栅测试实验模块：CCD传感器、光栅莫尔条纹位移传感器及计机测试软件、精密位移导轨。
（增强型单元）5.12 超声波传感器测距实验模块：超声波发射-接收探头、位移装置及时间-距离变换显示电路，直接显示探测距离（cm）及时间（μs）（增强型单元）5．13光电器件实验模块：光电器件模板、微安表，实验选配单元。
主机工作台上装置的传感器有:磁电式、压电加速度、半导体应变（2片）、金属箔式应变（工作片4片，温度补偿片2片）、衍射光栅（增强型）。
双平行悬臂梁旁的支柱安装有螺旋测微仪，可带动悬臂梁上下位移。
圆形位移（振动）平台旁的支架可安装电感、电容、霍尔、光纤、电涡流等传感器探头，在平台振动时进行动态实验。
实验台主机与实验模块的连接线采用了高可靠性的防脱落插座及插头。
实验连接线均用灯笼状的插头及配套的插座，接触可靠，防旋防松脱，并可在使用日久断线后重新修复（特别注意：在本型仪器上请勿同时使用旧型号的可锁紧连接线，以免损坏新型连接线及造成插座松动）。
实验操作须知：1. 使用本仪器前，请先熟悉仪器的基本状况，对各传感器激励信号的大小、信号源、显示仪表、位移及振动机构的工作范围做到心中有数。
主机面板上的钮子开关都应选择好正确的倒向。
2. 了解测试系统的基本组成：合适的信号激励源→传感器→处理电路（传感器状态调节机构）→仪表显示（数据采集或图象显示）3. 实验操作时，在用实验连接线接好各系统并确认无误后方可打开电源，各信号源之间严禁用连接线短路，主机与实验模块的直流电源连接线插头与插座连接时尤要注意标志端对准后插入，如开机后发现信号灯、数字表有异常状况，应立即关机，查清原因后再进行实验。
4. 实验连接线插头为灯笼状簧片结构，插入插孔即能保证接触良好，不须旋转，使用时应避免摇晃。
为延长使用寿命，操作时请捏住插头连接叠插。
5. 实验指导中的“注意事项”不可忽略。
传感器的激励信号不准随意加大，否则可能会造成传感器永久性的损坏。
6. 本实验仪为教学实验用仪器，而非测量用仪器，各传感器在其工作范围内有一定的线性和精度，但不能保证在整个信号变化范围都是呈线性变化。
限于实验条件，有些实验只能做为定性演示（如湿敏、气敏传感器），能完成实验指导书中的实验内容，则整台仪器正常。
7. 本仪器的工作环境温度≤40℃，需防尘。
第二章 实验指导实验一 应变式电阻传感器：单臂、半桥、全桥比较一、实验目的：1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
2、测试应变梁变形的应变输出。
3、了解箔式应变片在位移测量方面的应用。
4、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
二、实验原理：本实验说明箔式应变片、直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量检测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1/ R 1、 △R 2/ R 2、△R 3/ R 3、△R 4/ R 4 ，当使用一个应变片时，∑∆=RR R ；当二个应变片组成差动状态工作，则有∑∆=RR 2R ；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1= R 2= R 3= R 4=R ，∑∆=RR 4R 。
