(2014春版)《现代检测技术》实验指导书

一、实验地点K1-305测控技术实验室二、实验时间三、实验项目1. 常用信号观察2. 信号无失真传输3. 金属箔式电阻应变片性能实验4. 电容式传感器性能实验5. 电涡流式传感器测转速实验注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准四、实验教学目的和任务本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。

采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求1. 充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。

要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2. 介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3. 学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。

各班一般共分10组。

4. 指导教师严格考勤。

六、实验项目、学时分配、实验主要仪器设备可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

七、主要仪器设备介绍1. THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台本实验台能满足“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”的实验教学，通过USB数据采集卡，利用上位PC机提供的信号发生器，虚拟示波器，脚本编程完成相应的实验项目。

课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解现代检测技术的基本概念和发展趋势。

2. 使学生掌握常用检测方法的基本原理和操作步骤。

3. 培养学生运用现代检测技术解决实际问题的能力。

教学重点：1. 现代检测技术的基本概念和发展趋势。

2. 常用检测方法的基本原理和操作步骤。

教学难点：1. 现代检测技术在实际工程中的应用。

2. 不同检测方法的优缺点及适用范围。

教学过程：一、导入1. 教师简要介绍现代检测技术的发展背景和意义。

2. 引导学生思考：现代检测技术在工程领域的应用有哪些？二、新课讲授1. 现代检测技术的基本概念和发展趋势- 介绍现代检测技术的定义和发展历程。

- 分析现代检测技术的发展趋势，如智能化、微型化、网络化等。

2. 常用检测方法的基本原理和操作步骤- 钻芯法：介绍钻芯法的原理、操作步骤和注意事项。

- 回弹法：介绍回弹法的原理、操作步骤和注意事项。

- 超声波法：介绍超声波法的原理、操作步骤和注意事项。

- 射线法：介绍射线法的原理、操作步骤和注意事项。

三、案例分析1. 教师结合实际工程案例，讲解现代检测技术在工程中的应用。

2. 学生分组讨论，分析不同检测方法的优缺点及适用范围。

四、实践操作1. 学生分组进行现代检测技术的实践操作，如回弹法、超声波法等。

2. 教师巡回指导，解答学生在实践过程中遇到的问题。

五、总结与反思1. 教师总结本节课的主要内容，强调现代检测技术在工程中的应用。

2. 学生反思自己在学习过程中的收获和不足，提出改进措施。

教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况。

2. 实践操作能力：评估学生在实践操作过程中的技能掌握程度。

3. 课后作业：布置与检测技术相关的课后作业，检查学生对知识的掌握情况。

教学反思：1. 教师在授课过程中要注意理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

2. 注重培养学生的创新意识和团队合作精神，激发学生的学习兴趣。

3. 根据学生的实际情况，调整教学内容和方法，提高教学效果。

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，掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、实验内容将应变式传感器的其中一个应变片接入电桥作为一个桥臂，构成直流电桥，利用应变式传感器实现重量的测量。

三、实验所用仪表及设备应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±4V电源、数字万用表。

四、实验步骤1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。

图1-1 应变片传感器安装示意图2、实验模板差动放大器调零，方法为：（1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。

3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。

4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。

图1-2 应变片传感器单臂电桥实验图5、根据表1-1计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW（ΔV为输出电压平均变化量，ΔW为重量变化量）；计算非线性误差：δf =Δm / y FS×100%，其中Δm为输出电压值（多次测量为平均值）与拟合直线最大电压偏差量，y FS为满量程时电压输出平均值，这里YFS取180g时对应的输出电压值。

绪论教学要求1．掌握检测等基本概念。

2．了解工业检测技术涉及的内容。

3．掌握自动检测系统的组成。

4．明确本课程的任务。

5．了解检测技术的发展趋势。

教学手段多媒体课件，实物演示教学课时1学时教学内容一．检测（Detection）的定义（联系具体、日常生活的例子，如举“操冲秤象”的例子过程来说明检测的定义）检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。

能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。

二．检测技术在国民经济中的地位和作用举例说明：检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用。

三．工业检测技术的内容（了解）四．自动检测系统的组成（掌握）1. 系统框图(0-1)2. 传感器（Transducer）及定义3. 显示器4. 数据处理装置5. 执行机构6. 自动检测系统举例(0-2)五．检测技术的发展趋势（举例介绍）当前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面：1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域3.发展集成化、功能化的传感器4.采用计算机技术，使检测技术智能化5.发展网络化传感器及检测系统六．本课程的任务和学习方法本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。

本课程的学习方法是：要理论联系实际，要举一反三（演示光电开关，提问和讨论可以哪有几种用途，启发！），富于联想，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气等设备，重视实验和实训，这样才能学得活、学得好，才有利于提高今后解决实际问题的能力。

留一个问题给学生回去思考：举出课堂上演示过的光电开关共有哪几种用途，第二次上课时，回答得越多越好。

第一章检测技术的基本概念教学要求1．掌握测量的基本概念和测量方法。

实验一(1) 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：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，描述电阻应变效应的关系式为：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=ε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元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压UO14/εEK =。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、检查应变传感器的安装根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝初始阻值为50Ω左右。

2、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针到底（即此时放大器增益最大。

然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi 相连。

检查无误后从主控台上接入模块电源±15V 以及地线。

合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw 4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V 档）。

关闭主控箱电源。

（注意： Rw 4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥调零图1-1 应变式传感器安装示意图适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接线，接上桥路电源±4V（从主控箱引入），同时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图流档调零电阻阻值不同）。

现代测试技术实验指导书物流工程学院港机实验室编武汉理工大学9月前言《现代测试技术》课程是机械设计制造及其自动化、物流工程等专业的一门实践性较强的专业基础必修课。

经过本课程的实验教学, 让学生在熟悉现代测试技术理论的基础上掌握测试技术基本知识和实验技能及信号分析处理方法, 培养和提高学生从事科学试验的实际动手能力。

根据《现代测试技术》实验教学大纲内容的安排, 特制定本实验教学指导书, 其内容包括信号分析实验、传感器原理实验、应变电桥输出特性与静态应变测量实验和结构动态应力应变测量实验。

本指导书由朱泽、宋强编写, 其中实验一、实验四由朱泽编写, 实验二、实验三由宋强编写。

编者9月目录实验一信号分析实验 (1)实验二传感器原理实验 (13)实验三应变电桥输出特性与静态应变测量实验 (18)实验四结构动态应力应变测量实验 (23)实验一信号分析实验一、实验目的和要求1．了解测试信号的分类和描述, 学会信号的时域分析、频域分析和相关分析。

2．熟练掌握对周期信号与非周期信号进行频谱分析的步骤与作图方法, 熟知其频谱特性。

3．经过上机实验, 学会应用信号分析软件进行信号分析处理。

4．要求上机前仔细阅读实验指导书的有关内容及实验步骤, 为顺利地完成实验做好准备。

二、实验设备微型电子计算机若干台, 配以应用信号分析软件进行信号分析处理。

三、实验步骤1.典型信号及谱分析（1）时域信号波形及其谱的观察, 数据检索和列表查看双击””打开信号分析软件。

点击右侧操作菜单””,在其下拉选项中选择””选项, 将会出现通道配置窗口, 对于AI1-01通道, 在该窗口的”参数”列中, 点击”类型”下的信号下拉选项, 选择”随机”信号, 如图1所示。

图1 随机信号的选择信号类型设置好后, 点击该随机信号右侧”幅值”参数下的数值, 该选项即被激活, 将其更改为”4000mv”, 最后点击通道配置窗口右下角的””按钮, 予以保存。

该软件在””模式下的菜单选项共4项: ”参数文件””存储规则””设置””测量”如图2所示。

《现代测试技术及应用》实验指导书适用专业:信息工程课程代码: 843000 总学时: 48 总学分:编写单位:信息工程系编写人:贺德全审核人:审批人:批准时间:年月日目录实验一电子计数器测频和测周的原理 (2)实验二数字存储示波器原理和应用 (6)实验三信号频谱分析和测试 (11)实验四（综合性实验）滤波器频率特性测试 (18)主要参考文献 (24)实验一电子计数器测频和测周的原理一、实验目的任务1. 了解频率测量的基本原理。

2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。

3. 熟悉SJ-8002B电子测量实验系统的基本操作。

二、实验内容1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。

2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。

三、实验器材1. 计算机１台2. SJ-8002B电子测量实验箱１台3. Q9连接线１根四、实验原理1.测频原理所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。

电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。

从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。

若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，则待测频率为fx = N/T (1-1) 若假设闸门时间为1s，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为1Hz。

图1-1 测频原理框图和时间波形2.测周原理由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。

其原理如图1-2所示。

图1-2 测周原理图待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为To ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为O X T N T ⨯= （1-2） 例如：fx = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。

现代测试技术实验指导书物流工程学院港机实验室编武汉理工大学9月前言《现代测试技术》课程是机械设计制造及其自动化、物流工程等专业的一门实践性较强的专业基础必修课。

经过本课程的实验教学, 让学生在熟悉现代测试技术理论的基础上掌握测试技术基本知识和实验技能及信号分析处理方法, 培养和提高学生从事科学试验的实际动手能力。

根据《现代测试技术》实验教学大纲内容的安排, 特制定本实验教学指导书, 其内容包括信号分析实验、传感器原理实验、应变电桥输出特性与静态应变测量实验和结构动态应力应变测量实验。

本指导书由朱泽、宋强编写, 其中实验一、实验四由朱泽编写, 实验二、实验三由宋强编写。

编者9月目录实验一信号分析实验 (1)实验二传感器原理实验 (13)实验三应变电桥输出特性与静态应变测量实验 (18)实验四结构动态应力应变测量实验 (23)实验一信号分析实验一、实验目的和要求1．了解测试信号的分类和描述, 学会信号的时域分析、频域分析和相关分析。

2．熟练掌握对周期信号与非周期信号进行频谱分析的步骤与作图方法, 熟知其频谱特性。

3．经过上机实验, 学会应用信号分析软件进行信号分析处理。

4．要求上机前仔细阅读实验指导书的有关内容及实验步骤, 为顺利地完成实验做好准备。

二、实验设备微型电子计算机若干台, 配以应用信号分析软件进行信号分析处理。

三、实验步骤1.典型信号及谱分析（1）时域信号波形及其谱的观察, 数据检索和列表查看双击””打开信号分析软件。

点击右侧操作菜单””,在其下拉选项中选择””选项, 将会出现通道配置窗口, 对于AI1-01通道, 在该窗口的”参数”列中, 点击”类型”下的信号下拉选项, 选择”随机”信号, 如图1所示。

图1 随机信号的选择信号类型设置好后, 点击该随机信号右侧”幅值”参数下的数值, 该选项即被激活, 将其更改为”4000mv”, 最后点击通道配置窗口右下角的””按钮, 予以保存。

该软件在””模式下的菜单选项共4项: ”参数文件””存储规则””设置””测量”如图2所示。

《现代测试技术及应用》实验指导书适用专业:信息工程课程代码: 843000 总学时: 48 总学分:编写单位:信息工程系编写人:贺德全审核人:审批人:批准时间:年月日目录实验一电子计数器测频和测周的原理 (2)实验二数字存储示波器原理和应用 (6)实验三信号频谱分析和测试 (11)实验四（综合性实验）滤波器频率特性测试 (18)主要参考文献 (24)实验一电子计数器测频和测周的原理一、实验目的任务1. 了解频率测量的基本原理。

2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。

3. 熟悉SJ-8002B电子测量实验系统的基本操作。

二、实验内容1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。

2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。

三、实验器材1. 计算机１台2. SJ-8002B电子测量实验箱１台3. Q9连接线１根四、实验原理1.测频原理所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。

电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。

从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。

若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，则待测频率为fx = N/T (1-1) 若假设闸门时间为1s，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为1Hz。

图1-1 测频原理框图和时间波形2.测周原理由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。

其原理如图1-2所示。

图1-2 测周原理图待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为To ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为O X T N T ⨯= （1-2） 例如：fx = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。

现代检测技术教案资料一、教材分析《现代检测技术》是一门面向工科专业的专业课程。

本门课程的主要内容包括：现代检测技术的基本原理、仪器与设备的应用、常见的测试方法与技术等。

通过学习这门课程，学生能够掌握现代检测技术的基本理论和实践技能，为工程实际应用提供有效的测试手段。

二、教学目标1.了解现代检测技术的发展现状和应用领域。

2.掌握现代检测技术的基本原理和常见的测试方法。

3.了解现代检测技术中的仪器与设备的应用。

4.培养学生的实验操作能力和数据处理能力。

5.提高学生的创新意识和解决实际问题的能力。

三、教学重点和难点1.现代检测技术的基本原理和常见的测试方法。

2.现代检测技术中的仪器与设备的应用。

3.实验操作和数据处理能力的培养。

四、教学方法1.理论讲授与案例分析相结合。

通过理论讲授，使学生了解现代检测技术的基本原理和常见的测试方法。

通过案例分析，将理论知识应用到实际问题中，培养学生的解决问题的能力。

2.实验教学。

通过实验操作，培养学生的实验操作能力和数据处理能力，加深对理论知识的理解和掌握。

五、教学内容和步骤1.现代检测技术的基本原理和常见的测试方法（4周）a.现代检测技术的基本概念和发展历程。

b.常见的测试方法和技术，如非破坏性检测、光学测量、电子测试等。

c.常用的检测技术的原理和应用案例。

2.现代检测技术中的仪器与设备的应用（4周）a.仪器与设备分类和特点。

b.常见的仪器和设备的原理、特点和应用场景。

c.仪器和设备的选型和购买注意事项。

3.实验教学（6周）a.设计和实施一系列与现代检测技术相关的实验。

b.进行实验操作并记录实验数据。

c.数据处理和结果分析。

d.撰写实验报告。

六、教学评价方式1.平时表现评价：包括课堂表现、参与讨论和实验操作能力等。

2.实验报告评价：评价学生的实验设计和操作能力。

3.课程考试：考核学生对现代检测技术的掌握情况。

七、教学参考资料1.教材：《现代检测技术》。

2.参考书：《现代检测技术原理与应用》、《传感器技术与现代检测技术》等。

一、实验地点K1-305测控技术实验室二、实验时间三、实验项目1. 常用信号观察2. 信号无失真传输3. 金属箔式电阻应变片性能实验4. 电容式传感器性能实验5. 电涡流式传感器测转速实验注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准四、实验教学目的和任务本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。

采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求1. 充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。

要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2. 介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3. 学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。

各班一般共分10组。

4. 指导教师严格考勤。

六、实验项目、学时分配、实验主要仪器设备可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

七、主要仪器设备介绍1. THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台本实验台能满足“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”的实验教学，通过USB数据采集卡，利用上位PC机提供的信号发生器，虚拟示波器，脚本编程完成相应的实验项目。

现代检测技术教案教案标题：现代检测技术教案教学目标：1. 了解现代检测技术的定义、分类和应用领域。

2. 掌握常见的现代检测技术原理和操作方法。

3. 培养学生的实验操作能力和科学思维能力。

4. 培养学生的团队合作和沟通能力。

教学内容和步骤：一、导入（5分钟）1. 利用图片或视频展示现代检测技术在日常生活中的应用，引起学生的兴趣。

2. 提问学生对现代检测技术的了解和认识，激发学生思考。

二、知识讲解（15分钟）1. 介绍现代检测技术的定义和分类，如光学检测技术、电化学检测技术、生物传感器等。

2. 针对每种检测技术，讲解其原理和应用领域，并通过实例加深学生的理解。

三、实验操作（30分钟）1. 分组进行实验操作，每组学生至少一个人负责记录实验过程和结果。

2. 针对不同的现代检测技术，设计相应的实验内容，如利用光学检测技术检测水质、利用电化学检测技术检测电解质浓度等。

3. 强调实验的操作规范和安全注意事项，指导学生进行实验操作。

四、实验结果分析和讨论（15分钟）1. 学生汇报实验结果和数据分析，讨论实验过程中遇到的问题和解决方法。

2. 引导学生思考实验结果与理论知识的联系，加深对现代检测技术原理的理解。

五、拓展延伸（10分钟）1. 提供相关的案例和文献，让学生了解现代检测技术在不同领域的应用。

2. 鼓励学生进行自主学习和研究，探索现代检测技术的新领域和发展方向。

六、总结与评价（5分钟）1. 小结本节课的内容和学习收获。

2. 针对学生的表现和理解情况，进行个别评价和反馈。

教学资源和评价方式：1. 教学资源：图片、视频、实验器材和材料、案例和文献等。

2. 评价方式：实验记录、实验结果分析和讨论、课堂参与和表现等。

教学特点和教学重点：1. 教学特点：理论与实践相结合，强调学生的实验操作能力和科学思维能力培养。

2. 教学重点：现代检测技术的原理和应用、实验操作的规范和安全注意事项。

教学延伸活动：1. 组织学生参观相关的实验室或企业，了解现代检测技术的实际应用和发展情况。

现代(传感器)检测技术实验实验指导书目录1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验3、实验二交流全桥振幅测量实验4、实验三霍尔传感器转速测量实验5、实验四光电传感器转速测量实验6、实验五E型热电偶测温实验7、实验六E型热电偶冷端温度补偿实验西安交通大学自动化系2008.11THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。

实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。

1.主控台(1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调；(2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能；(3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能；(4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V；(5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级；(6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能；(7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm；(8)计时器：0～9999s，精确到0.1s；(9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。

2.检测源加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C；转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm；振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。

3.各种传感器包括应变传感器：金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器（酒精敏感，可燃气体敏感）、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。

现代测控系统实验指导书实验一：应变片测量电桥性能测试一．实验类型：验证性实验二．目的和任务了解电桥电路在应变片测量中的应用；在了解电桥电路特性的基础上，设计采用双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路，以矩形悬臂梁为弹性元件，探讨双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法对应变片式位移传感器测量精度的影响。

三．预习要求：1．学习电桥电路的基本原理2．了解双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路异同点3．设计双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路四．实验基本原理由应变片作为桥臂而组成的电桥称为测量电桥。

若测量电桥的输人电压为U0，输出电压为ΔU ，各桥臂的电阻分别为R1、R2、R3、R4，则：0123412344U R R R R U R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆=-+- ⎪⎝⎭（1）测量电桥灵敏度：0123412341/4/U U R R R R K U R R R R R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆==∆=-+- ⎪∆∆⎝⎭（2）当采用双臂工作的半桥接法时，见图1a ，若R1＝R2＝R ，有：1234,,0t t R R R R R R R R ∆=∆+∆∆=-∆+∆∆=∆=（3）代入公式（1）（2）得：001,42R R U K U R ∆∆== （4）当采用四臂工作的全桥接法时，见图1b ，若R1＝R2＝R3=R4=R ，有：1234,,,t t t t R R R R R R R R R R R R ∆=∆+∆∆=-∆+∆∆=∆+∆∆=-∆+∆ （5）代入公式（1）（2）得：00,4R RU K U R∆∆== （6）（a ）双臂工作的半桥接法 （b ）四臂工作的全桥接法图1 电桥电路弹性元件采用40Cr 钢制成的矩形梁，梁长度Z=38mm ，厚度h=5.2mm ，宽度b=10mm ．根据材料力学中梁的应力分析，对矩形梁应变为：26FL Ebh ε=（7）式中E 为40Cr 钢的弹性模量，E =19.63 X 1010N/m 2 ，F 为外加载荷。

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及单臂电桥工作原理和性能。

二、基本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。

描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε。

式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L 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元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。

电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。

三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

图1 应变式传感器安装示意图如图1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器）已安装在应变传感器实验模板上。

传感器左下角应变片为 R1，右下角为 R2，右上角为 R3，左上角为 R4。

当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。

图 2-2，应变传感器实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片。

没有文字标记的5个电阻是空的，其中 4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。

传感器中 4 片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的 R1、R2、R3、R4和加热器上。

可用万用表进行测量判别，常态时应变片阻值为 350Ω，加热丝电阻值为 50Ω左右。

图2 应变传感器实验模板、接线示意图图3 单臂电桥工作原理图四、实验步骤1、根据图3 工作原理图、图2 接线示意图安装接线。

2、放大器输出调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器 RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转 2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到 2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。

本课程主要使用金属箔式电阻应变片、电容式传感器发、霍尔式传感器、电涡流式传感器四种传感器，以及实验公共电路模块和四种相应的传感器实验模块。

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。

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。

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。

霍尔传感器实验模块：霍尔传感器、梯度磁场、变换电路及日本进口高精度位移导轨。

电涡流传感器实验模块：电涡流探头、变换电路及日本进口精密位移导轨。

常用信号的观察实验目的1．了解常用信号的波形和特点。

2．了解相应信号的参数。

3．学习示波器的使用。

实验内容1. 观察常用信号：(1) 正弦波；(2) 方波；(3) 三角波；(4) 锯齿波；(5) y=sin(nx)·sin(mx)。

2. 用THBCC-1实验平台产生波形信号，利用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率，绘制信号波形。

实验设备和工具1．THBCC-1型信号与系统、控制理论及计算机控制技术实验平台，如图3所示；2．双踪示波器，或者用已安装的相关软件、串口通信线1根。

图3 THBCC-1型实验平台实验原理波形发生器可以给出希望的标准波形信号，是信号分析与处理实验中不可或缺的实验仪器。

信号的描述可以是数学表达式也可以是函数图形，即信号波形。

示波器是显示信号波形的一种实用仪器，利用示波器可以方便地显示波形的幅值与频率(周期)，也可以方便地进行不同波形的比较。

实验要求1. 正确认识实验仪器设备的功能与使用方法。

2. 正确观察、记录实验数据与曲线。

3. 正确进行相关理论分析。

4. 实验报告完整无误。

主要包括：实验仪器设备的使用、实验数据与曲线、理论分析、回答思考题、总结收获。

实验一 应变片的温度效应及温度补偿实验一、实验目的：1．熟悉传感器实验装置的结构和工作原理。

2．了解电阻应变片传感器的粘贴方法。

3．掌握实际的电路连接。

4．熟悉电阻应变片温度效应的原理。

5．掌握常用的温度补偿方法。

二、实验原理：1、温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试中的膨胀系数不同。

由此引起测试系统输出电压发生变化。

2、用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如图1-1所示。

在电桥中，R 1为工作片，R 2为补偿片，R 1＝R 2。

当温度变化时两应变片的电阻变化△R 1与△R 2符号相同，数量相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R 1R 4＝R 2R 3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片成90°，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。

图1-1图1-2三、实验所需部件：＋－1、可调直流稳压电源（±4V档）；2、-15V不可调直流电源；3、电桥；4、差动放大器；5、箔式应变片；6、测微头；7、电压表（F/V表）；8、加热器；9、双平行梁；10、主、副电源。

四、实验步骤：1、了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。

2、将差动放大器的（＋）、（-）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。

（差动放大器调零步骤）3、开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。

再把F／V 表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。

关闭主、副电源，F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。

4、按图1-2接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F ／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V 表显示零。

5、在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V 表显示零。

6、将-15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V 表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值。