下载文档原格式
传感器与自动检测技术实验指导书传感器与自动检测技术实验指导书XX学院工学院自动化系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的应用—电子秤实验实验四金属箔式应变片温度影响实验实验五电容式传感器的位移特性实验实验六压阻式压力传感器的压力测量实验实验七霍尔式传感器的位移特性实验实验八霍尔式传感器的应用——电子秤实验实验九电涡流传感器位移特性实验实验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验实验十一被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验实验十二电涡流传感的应用——电子秤实验实验十三光纤传感器的位移特性实验实验十四光纤传感器测速实验实验十五 Cu50温度传感器的温度特性实验实验十六 Pt100热电阻测温特性实验实验十七 K型热电偶测温性能实验实验十八 E型热电偶测温性能实验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：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U O14/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、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
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块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
传感器（检测与转换）实验指导书李欣编著目录实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 (3)实验二电阻式传感器的半桥性能实验 (6)实验三电阻式传感器的全桥性能实验 (8)实验四变面积式电容传感器特性实验 (10)实验五差动式电容传感器特性实验 (13)实验六差动变压器的特性实验 (14)实验七自感式差动变压器的特性实验 (16)实验八光电式传感器的转速测量实验 (18)实验九接近式霍尔传感器实验 (20)实验十涡流传感器的位移特性实验 (22)实验十一温度传感器及温度控制实验(AD590) (24)实验十二超声波传感器的位移特性实验 (27)附录一计算机数据采集系统的使用说明 (29)附录二检测与转换技术(传感器)实验台使用手册 (31)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、调零电桥、差动放大器板、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＝Kε，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下、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。
11─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R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压U O＝EKε，E为电桥转换系数。
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。
实用标准文案传感器与自动检测技术实验指导书红河学院工学院自动化系实验一金属箔式应变片一一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的应用一电子秤实验实验四金属箔式应变片温度影响实验实验五电容式传感器的位移特性实验实验六压阻式压力传感器的压力测量实验实验七霍尔式传感器的位移特性实验实验八霍尔式传感器的应用一一电子秤实验实验九电涡流传感器位移特性实验实验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验实验^一被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验实验十二电涡流传感的应用一一电子秤实验实验十三光纤传感器的位移特性实验实验十四光纤传感器测速实验实验十五Cu50温度传感器的温度特性实验实验十六PtIOO 热电阻测温特性实验实验十七K型热电偶测温性能实验实验十八E型热电偶测温性能实验金属箔式应变片一一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：R/R K式中R/ R 为电阻丝电阻的相对变化，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U OI EK /4。
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、土 15V电源、土 4V 电源、万用表（自备）。
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块上。
传感器中各应变片已接入模块的 左上方的R 、艮、F 3、R 。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R= R= F 3= R=350Q ，加热丝阻值为50Q 左右。
2、接入模块电源± 15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验 模块调节增益电位器Rw 顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放 的正、负输入端与地短接，输出端 Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端 Vi 相连，调节实 验模块上调零电位器Rw,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到 2V 档）。
编号:08010042传感器检测技术课程－实训项目实训指导书编写: 校核:审批: 版本:学生实训制度1．实训前必须预习实训指导书，了解实训目的和注意事项。
2．按预约时间进入实训室，不得无故迟到、早退、旷课。
3．进入实训室后应注意安全、卫生、不准喧哗打闹、不准抽烟、不准乱写乱画乱扔纸屑、不准随地吐痰、不准擅自动仪器设备，或实训过程中未按操作规程操作仪器设备，导致损坏仪器设备者要照价赔偿。
4．实训时应严格遵守操作步骤和注意事项。
若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，待排除故障后才能继续实训。
5．实训过程中，同组同学应相互配合，认真纪录；应独立完成实训报告。
6．实训结束后，应将仪器设备、工具擦拭干净，摆放整齐；协助做好实训室清洁卫生。
7．不得将实训室的工具、仪器、材料等物品携带出实训室。
概述使用专业：应用电子专业三年级《传感器检测技术课程》实训分十一次进行，每次实训学时可按推荐学时进行，也可根据具体情况进行适当的调整，但《传感器检测技术课程》实训课的总学时不得少于10学时（备注：该实训课时不应少于该门课程教学计划规定的实践课课时）。
每次实训的内容级推荐学时如下：实训的目的是加强对基本理论的理解，培养和提高实际动手能力，其中包括：1、熟练掌握传感器的工作原理、特性以及其分类；2、掌握传感器的用途和用法，了解常见的几种传感器的工作原理、性能指标与应用方法以及其他传感器的相关知识。
目录实训项目一金属箔式应变片性能—单臂电桥 (5)实训项目二金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥的比较 (7)实训项目三金属箔式应变片——交流全桥 (9)实训项目四差动变压器（互感式）的应用——振动测量 (11)实训项目五差动变面积式电容传感器的静态及动态特性 (12)实训项目六霍尔式传感器的特性——交流激励 (13)实训项目七磁电式传感器的性能 (14)实训项目八压电传感器的动态响应实验 (16)实训项目九相敏检波器实验 (17)实训项目十移相器实验 (20)实训项目十一热电偶原理及现象的观测 (22)实训项目一金属箔式应变片性能—单臂电桥1、实训目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。
检测技术与传感器技术作业指导书第1章绪论 (3)1.1 检测技术与传感器技术概述 (3)1.2 检测技术的重要性及其在工程中的应用 (3)1.3 传感器技术发展趋势与展望 (3)第2章传感器原理与分类 (4)2.1 传感器基本概念 (4)2.2 传感器的工作原理 (4)2.3 传感器的分类及特点 (4)第3章传感器材料与功能 (5)3.1 传感器材料的选择与应用 (5)3.1.1 传感器常用材料 (5)3.1.2 传感器材料应用实例 (6)3.2 传感器的主要功能指标 (6)3.2.1 灵敏度 (6)3.2.2 精度 (6)3.2.3 线性度 (6)3.2.4 分辨率 (6)3.2.5 响应时间 (6)3.2.6 稳定性和可靠性 (6)3.3 传感器功能的提高方法 (6)3.3.1 优化传感器结构设计 (7)3.3.2 选择合适的传感器材料 (7)3.3.3 采用先进的加工工艺 (7)3.3.4 信号处理技术的应用 (7)3.3.5 传感器功能的优化与补偿 (7)第4章电阻式传感器 (7)4.1 电阻式传感器原理 (7)4.2 电阻式传感器的类型与应用 (7)4.3 电阻式传感器的信号处理与接口技术 (8)第5章电容式传感器 (8)5.1 电容式传感器原理 (8)5.2 电容式传感器的类型与应用 (8)5.2.1 类型 (8)5.2.2 应用 (9)5.3 电容式传感器的信号处理与接口技术 (9)5.3.1 信号处理 (9)5.3.2 接口技术 (9)第6章电感式传感器 (9)6.1 电感式传感器原理 (10)6.2 电感式传感器的类型与应用 (10)6.2.1 类型 (10)6.2.2 应用 (10)6.3 电感式传感器的信号处理与接口技术 (10)6.3.1 信号处理 (10)6.3.2 接口技术 (10)第7章压电式传感器 (11)7.1 压电式传感器原理 (11)7.2 压电式传感器的类型与应用 (11)7.2.1 类型 (11)7.2.2 应用 (11)7.3 压电式传感器的信号处理与接口技术 (11)7.3.1 信号处理 (11)7.3.2 接口技术 (12)第8章磁电式传感器 (12)8.1 磁电式传感器原理 (12)8.2 磁电式传感器的类型与应用 (12)8.3 磁电式传感器的信号处理与接口技术 (13)第9章光电式传感器 (13)9.1 光电式传感器原理 (13)9.1.1 光电效应基本原理 (13)9.1.2 光电式传感器工作原理 (13)9.1.3 光电式传感器在检测技术中的应用 (13)9.2 光电式传感器的类型与应用 (13)9.2.1 光电式传感器类型概述 (13)9.2.2 光电管与光电倍增管 (13)9.2.3 光敏二极管与光敏三极管 (13)9.2.4 光电池与光电耦合器 (14)9.2.5 光电式传感器在不同应用领域的优缺点分析 (14)9.3 光电式传感器的信号处理与接口技术 (14)9.3.1 光电式传感器信号处理方法 (14)9.3.2 信号调理电路设计 (14)9.3.3 光电式传感器与微处理器接口技术 (14)9.3.4 光电式传感器在特殊环境下的应用与接口技术 (14)第10章检测系统设计与实施 (14)10.1 检测系统的设计原则与步骤 (14)10.1.1 设计原则 (14)10.1.2 设计步骤 (14)10.2 检测系统的硬件设计 (14)10.2.1 传感器选型 (14)10.2.2 信号处理电路设计 (15)10.2.3 数据采集与传输 (15)10.3 检测系统的软件设计 (15)10.3.1 软件架构设计 (15)10.3.2 数据处理与分析 (15)10.3.3 用户界面设计 (15)10.4 检测系统的实施与调试 (15)10.4.1 系统集成 (15)10.4.2 系统调试 (16)10.4.3 系统验收与交付 (16)第1章绪论1.1 检测技术与传感器技术概述检测技术作为现代科技领域中的一个重要分支，主要涉及对物理量、化学量、生物量等进行准确、快速地检测和测量。
传感器与检测实验指导书2018.09目录CSY－2000型传感器与检测技术实验台说明书CSY－3000型传感器与检测技术实验台说明书实验一电容式传感器测位移特性实验实验二直流激励时线性霍尔传感器测位移特性实验实验三电涡流传感器测量位移特性实验CSY－2000 型传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY－2000 型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路(实验模板)、转动源、振动源、温度源、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。
1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V（连续可调）直流稳压电源；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数显表。
其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。
主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。
2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率 3Hz～30Hz 可调（谐振频率 9Hz～12Hz 左右）；3、转动源：手动控制 0 转/分～2400 转／分、自动控制 300～2200 转／分。
4、温度源：常温～200℃。
5、气压源：0～20Kpa（连续可调）。
6、传感器：基本型有箔式应变片(350Ω)传感器(秤重 200g)、扩散硅压力传感器(20Kpa)、差动变压器(±4mm)、电容式位移传感器(±2.5mm)、霍尔式位移传感器(±1mm)、霍尔式转速传感器(2400 转/分)、磁电转速传感器(250 转/分～2400 转/分)、压电式传感器电涡流传感器(1mm)、光纤位移传感器(1mm)、光电转速传感器(2400 转/分)、集成温度(AD590)传感器(室温～150℃)、K 热电偶(室温～180℃)、E 热电偶(室温～180℃)、Pt100 铂电阻(室温～180℃)、Cu50 铜电阻(室温～100℃)、湿敏传感器(10～95％RH)、气敏传感器(50～2000ppm)等。
传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书1传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书谢春利、韩志敏大连民族学院机电信息工程学院2011年9月10日实验基本要求1. 每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。
对所缺实验要在期末考试规定时间内补齐，缺实验者不得参加期末考试。
2.每次实验课前，必须作到预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及需记录的参数等，认真做好预习报告。
在实验前，指导教师要检查预习结果并接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则因使用不当造成仪器设备损坏的，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》规定进行处理。
5.实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。
6.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。
坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。
7.实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，指导教师要对实验数据和结果进行，要经检查并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆线。
整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。
目录项目任务书项目一应变式电子秤设计及验证实验 (2)实验指导书项目一应变式电子秤设计及验证实验 (3)实验1-1 应变片单臂电桥性能实验 (3)实验1-2 应变片半桥性能实验 (10)实验1-3 应变片全桥性能实验 (12)实验1-4 应变式电子秤验证实验 (14)项目任务书项目二振动测试系统设计及验证实验 (15)实验指导书项目二振动测试系统设计及验证实验 (16)实验2-1 差动变压器的性能实验 (16)实验2-2 差动变压器零点残余电压补偿实验 (21)实验2-3 差动变压器测位移实验 (22)实验2-4 振动测试系统验证实验 (25)项目任务书项目三玻璃透光特性测试系统设计及验证实验 (26)实验指导书项目三玻璃透光特性测试系统设计及验证实验 (27)实验3-1 发光二极管的照度标定实验 (27)实验3-2 光敏电阻特性实验 (30)实验3-3 硅光电池特性实验 (32)实验3-4 玻璃透光特性验证实验 (34)基于项目的课程实验——项目任务书项目一应变式电子秤设计及验证实验一项目要求电子秤是一种常用计量器具，在贸易中被广泛应用。
本项目要求同学们以应变式传感器为敏感元件，设计一种电子秤。
分析影响称量准确性的影响因素，并提出解决办法。
被测物体为标准砝码，要求设计的电子秤在标定后能够准确称量标准砝码。
二项目目的通过该项目的实施，让学生在了解差应变式传感器原理和特性的基础上，掌握基于应变式传感器的测试系统的设计、实施和验证方法。
培养学生分析测试任务、测试传感元件、设计和搭建测试系统、消除干扰及影响因素的能力，从而提高学生设计和制备基于传感器的测试系统的能力。
三项目任务分解(1)任务分析及草案设计(课外完成)学生利用所学知识，对项目任务进行分析并进行测试系统草案设计。
(2)元器件特性测试(4学时)对元器件特性进行测试并对测试数据进行分析。
包含实验内容：应变片单臂电桥性能实验应变片半桥性能实验应变片全桥性能实验(3)测试系统详细设计(课外完成)学生依据元器件特性测试的数据和所选定元器件，进行测试系统详细设计。
传感器与检测技术实验报告
目录
1. 传感器的概念
1.1 传感器的作用
1.2 传感器的分类
2. 检测技术的发展
2.1 检测技术的定义
2.2 检测技术的应用领域
2.3 检测技术的未来趋势
1. 传感器的概念
1.1 传感器的作用
传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量等各种被测量信息为电信号或其他所需形式信息的器件。
传感器在工业控制、环境监测、医疗设备等领域发挥着关键作用，可以实现对各种参数的监测和控制。
1.2 传感器的分类
传感器可以根据其感知的被测量信息类型、工作原理、测量范围等不同特征进行分类。
常见的传感器分类包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等，每种传感器都有其特定的工作原理和适用场景。
2. 检测技术的发展
2.1 检测技术的定义
检测技术是利用各种传感器和仪器设备对特定参数或特征进行监测和测量的技术。
通过检测技术，可以获取被测量物体的信息，实现对其状态和性能的评估。
2.2 检测技术的应用领域
检测技术广泛应用于工业生产、环境保护、医疗诊断、安防监控等各个领域。
在工厂生产中，检测技术可以帮助监测设备运行状态和产品质量，提高生产效率；在医疗领域，检测技术可以用于疾病诊断和治
疗监测，提升医疗水平。
2.3 检测技术的未来趋势
随着科技的不断发展，检测技术也在不断创新和进步。
未来，检测技术可能会更加智能化、便捷化和精准化，例如结合人工智能技术实现自动化检测、远程监控等功能，为各个领域带来更加便利和高效的检测解决方案。
数字化测量技术与仪器实验指导书徐洋编著目录实验一虚拟仪器的基础设计与应用（使用Labwindows/CVI） (1)实验二虚拟仪器的基础设计与应用（使用LabView） (3)实验三相位差测量与虚拟相位差计 (7)实验四RLC电参数测量与虚拟RLC测试仪 (12)实验一 虚拟仪器的基础设计与应用（使用Labwindows/CVI ）一．实验目的通过本实验，学习虚拟仪器语言Labwindows/CVI 设计的基本方法、常用函数的使用方法和设计全过程。
学习函数功能的检验方法和c 语言编程方法；学习非线性校正概念和用曲线拟合法实现非线性校正；练习正弦波、方波、三角波产生函数的使用方法；学习如何使用数据采集卡以及EIVIS 产生实际波形信号。
二．实验原理1、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较。
2、设计一个铁—康铜热电偶非线性校正仪，该非线性校正仪能在(0－400)℃的温度范围内自动校正铁—康铜热电偶的非线性，所用公式如下：11223344Eb Eb E b Eb T ++=其中328568 -0.000l 4=b ，580.008368393=b ，0-0.l8542602=b ，75095.191=b 用户可键入铁—康铜热电偶的热电势值E ，非线性校正仪按照公式给出对应热电势E 的温度T 。
3、设计一个虚拟信号发生器，练习正弦波、方波、三角波产生函数的使用方法。
信号的幅度、频率和初始相位由用户确定。
4、将虚拟信号发生器所产生的信号，通过数据采集卡和EIVIS 实验平台生成实际信号，并利用数字示波器观察所输出的信号，包括正弦波、方波、三角波的幅度频率初始相位，与理论设计相比较。
5、以上的虚拟仪器均使用Labwindows/CVI 设计。
三．实验内容1、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较：用户键入输入量x 、参考量y ；将x 和y 的值进行比较。
当x<y 则显示True ，当x>=y 则显示False ；校验仪具有状态控制开关。
《传感器与检测技术》 实 验 指 导 书
长沙学院电子与通信工程系 ２００9年9月 目 录 第一章 产品说明书………………………………………………… 3 第二章 实验指导…………………………………………………… 5 实验1 金属箔式应变片性能—单臂电桥 ........................................... 5 实验2 热电偶原理及现象 .................................................................... 7 实验3 移相器实验 ................................................................................ 9 实验4 相敏检波器实验 ...................................................................... 11 实验5 差动变压器性能 ...................................................................... 13 实验6 差动变压器的标定（静态位移性能） ................................. 15 实验7 差动变压器的应用—振动测量 ............................................. 16 实验8 差动螺管式电感传感器的静态位移性能 ............................. 17 实验9 差动螺管式电感传感器的动态性能 ..................................... 18 实验10 电涡流式传感器的静态标定 ............................................... 19 实验11 电涡流式传感器的应用－振幅测量 ................................... 21 实验12 霍尔式传感器的特性—直流激励 ....................................... 22 实验13 霍尔式传感的特性—交流激励 ........................................... 23 实验14 霍尔式传感器的应用—振幅测量 ....................................... 24 实验15 磁电式传感器的性能 ............................................................ 25 实验16 压电传感器的动态响应实验 ............................................... 26 实验17 差动变面积式电容传感的静态及动态特性 ....................... 27 实验18 综合传感器——力平衡式传感器实验 ............................... 28 实验19 双平行梁的动态特性——正弦稳态影响 ........................... 29 第一章 产品说明书 一、 CSY传感器实验仪简介 实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。 传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子）、扩散硅压阻式传感器，具体安装部位参看附录三。 显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V－±10V档位调节）、F／V数字显示表（可作为电压表和频率表）、动圈毫伏表（5mV-500mV）及调零、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。 实验主面板上传感器符号单元：所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激励线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。 处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。 CSY实验仪配上一台双线（双踪）通用示波器可做几十种实验。教师也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。
二、主要技术参数、性能及说明 （一）传感器安装台部分 双平行振动梁：自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器VO可做静态或动态测量。 应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。
传感器： 1、变压器 由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。量程:≥5mm，直流电阻：5Ω－10Ω。 2、电涡流位移传感器 多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。量程:≥1mm，直流电阻：1Ω－2Ω。 3、霍尔式传感器 线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。量程: ±≥2mm，直流电阻：激励源端口800Ω－1.5KΩ，输出端口300Ω－500Ω。直流激励电压≤2V，交流激励信号≤VP-P5V。 4、热电式(热电偶) 由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为T，冷端温度为环境温度。直流电阻：10Ω左右。 5、电容式传感器 由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。量程：±≥2mm。 6、热敏电阻 半导体热敏电阻MF-51。温度系数为负，25℃时为8-10KΩ。 7、压电加速度计 PZT-5双压电晶片和铜质量块和压簧构成。谐振频率：≥10KHZ，电荷灵敏度：q≥20pc/g。 8、应变式传感器 箔式应变片。阻值：350Ω，应变系数：2。共八片（六片金属箔式片BHF-350,两片为温度补偿片） 9、PN结温度传感器： 利用半导体P-N结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，敏感面为顶端。 10、磁电式传感器 由线圈和动铁（永久磁钢）组成。0 .21×1000，直流电阻：30Ω－40Ω，灵敏度：0.4v/m/s （二）信号及变换 1、电桥 用于组成应变电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网络。 2、差动放大器 通频带0～10kHz，可接成同相、反相，差动结构，增益为1-100倍的直流放大器。 3、电容变换器 由高频振荡、放大和双T电桥组成的处理电路。 4、电压放大器 增益约为5倍，同相输入，通频带0~10KHz。 5、移相器 允许最大输入电压20Vp-p，移相范围≥±40º(随频率有所变化)。 6、相敏检波器 可检波电压频率0－10kHz，允许最大输入电压20Vp-p，极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路。 7、电荷放大器 电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。 8、低通滤波器 由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。 9、涡流变换器 输出电压≥|8|V(探头离开被测物)，变频式调幅变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件。 （三）二套显示仪表 1、数字式电压/频率表：3位半显示，电压范围0—2V、0—20V，频率范围3Hz—2KHz、10Hz—20KHz，灵敏度≥50mV。 2、 指针式毫伏表：85c1表，分500mV、50mV、5mV三档，精度2.5%。 （四）二种振荡器 1、音频振荡器：0.4KHz—10KHz输出连续可调，V-p-p值20V，180°、0°反相输出，Lv端最大功率输出电流0.5A。 2、 低频振荡器：1—30Hz输出连续可调，Vp-p值20V，最大输出电流0.5A，Vi端可提供用做电流放大器。 （五）二套悬臂梁、测微头 双平行式悬臂梁二副（其中一副为应变梁，另一副装在内部与振动圆盘相连），梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验。 （六）电加热器一组 电热丝组成，加热时可获得高于环境温度30℃左右的升温。 （七）二组稳压电稳 直流±15V，主要提供温度实验时的加热电源，最大激励1.5A。±2V—10V分五档输出，最大输出电流1.5A。提供直流激励源。 （八）计算机联接与处理 数据采集卡：十二位A/D转换，采样频率20—25000次/秒，采样速度可控制，分单次采样与连续采样。标准RS-232接口，与计算机串行工作。 良好的计算机显示界面与方便实用处理软件，实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件存取打印。 第二章 实验指导 实验1 金属箔式应变片性能—单臂电桥 实验目的：了解金属箔式应变片、单臂单桥的工作原理和工作情况。 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主副电源。 旋钮初始位置：直流稳压电源打倒±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 实验原理： 本实验说明箔式应变片及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电测电路中的一种，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R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、
△R4/ R4 ，当使用一个应变片时，RRR；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR2R；
用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，RR4R。 实验步骤： 1．了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片。应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片，上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 2．将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F／V表的输入插口Vi 相连；开启主副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为零；关闭主副电源。 3．根据图１接线，R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F／V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F／V表显示为零，然后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。
