CSY-2000 系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺

1、CSY2000 系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺說 明 書一、實驗臺的組成CSY2000 系列傳感器與檢測技術(shù)實驗臺由主機(jī)箱、溫度源、轉(zhuǎn)動源、振動源、傳感器、相應(yīng)的實驗?zāi)０?、?shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實驗臺桌等組成。1、主機(jī)箱：提供高穩(wěn)定的±15V、±5V、5V、±2V±10V（步進(jìn)可調(diào)）、2V24V（連續(xù)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源；音頻信號源（音頻振蕩器）1KHz10KHz（連續(xù)可調(diào)）；低頻信號源（低頻振蕩器）1Hz30Hz（連續(xù)可調(diào)）；氣壓源020KPa（可調(diào)）；溫度（轉(zhuǎn)速）智能調(diào)節(jié)儀；計算機(jī)通信口；主機(jī)箱面板上裝有電壓、頻率轉(zhuǎn)速、氣壓、計時器數(shù)顯表；漏電保護(hù)開關(guān)等。

2、其中，直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、低頻振蕩器都具有過載切斷保護(hù)功能，在排除接線錯誤后重新開機(jī)恢復(fù)正常工作。2、 振動源：振動臺振動頻率1Hz30Hz 可調(diào)（諧振頻率9Hz 左右）。 轉(zhuǎn)動源：手動控制02400 轉(zhuǎn)分；自動控制3002400 轉(zhuǎn)分。 溫度源：常溫180。3、傳感器：基本型有電阻應(yīng)變式傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、差動變壓器、電容式位移傳感器、霍爾式位移傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器、磁電轉(zhuǎn)速傳感器、壓電式傳感器、電渦流傳感器、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器（光電斷續(xù)器）、集成溫度(AD590)傳感器、K 型熱電偶、E型熱電偶、Pt100 鉑電阻、Cu50 銅電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器共十八個。

3、增強(qiáng)型：基本型基礎(chǔ)上可選配扭矩傳感器、超聲位移傳感器、PSD位置傳感器、CCD 電荷耦合器件、光柵位移傳感器、紅外熱釋電傳感器、紅外夜視傳感器、指紋傳感器等。4、實驗?zāi)０澹夯拘陀袘?yīng)變式、壓力、差動變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光纖位移、溫度、移相相敏檢波低通濾波共十塊模板。增強(qiáng)型增加與選配傳感器配套的實驗?zāi)０濉?、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件，另附。6、實驗臺：尺寸為1600×800×750mm，實驗臺桌上預(yù)留了計算機(jī)及示波器安放位置。二、電路原理實驗?zāi)０咫娐吩硪延∷⒃谀０宓拿姘迳?，實驗接線圖參見文中的具體實驗內(nèi)容。三、使用方法1、開機(jī)前將電壓表顯示選擇旋鈕打到 2

4、V 檔；電流表顯示選擇旋鈕打到200mA 檔；步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源旋鈕打到±2V 檔；其余旋鈕都打到中間位置。2、將AC 220V 電源線插頭插入市電插座中，合上電源開關(guān)，數(shù)顯表顯示0000，表示實驗臺已接通電源。3、做每個實驗前應(yīng)先閱讀實驗指南，每個實驗均應(yīng)在斷開電源的狀態(tài)下按實驗線路接好連接線（實驗中用到可調(diào)直流電源時，應(yīng)在該電源調(diào)到實驗值后再接到實驗線路中），檢查無誤后方可接通電源。4、合上調(diào)節(jié)儀（溫度開關(guān)）電源開關(guān)，調(diào)節(jié)儀的PV 顯示測量值；SV顯示設(shè)定值。5、合上氣源開關(guān)，氣泵有聲響，說明氣泵工作正常。6、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件使用方法另附說明。四、儀器維護(hù)及故障排除1、維護(hù)

5、 防止硬物撞擊、劃傷實驗臺面；防止傳感器及實驗?zāi)０宓涞孛妗?實驗完畢要將傳感器、配件、實驗?zāi)０寮斑B線全部整理好。2、故障排除 開機(jī)后數(shù)顯表都無顯示，應(yīng)查AC 220V 電源有否接通；主機(jī)箱側(cè)面AC 220V 插座中的保險絲是否燒斷。如都正常，則更換主機(jī)箱中主機(jī)電源。 轉(zhuǎn)動源不工作，則手動輸入12V 電壓，如不工作，更換轉(zhuǎn)動源；如工作正常，應(yīng)查調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確；控制輸出Vo 有無電壓，如無電壓，更換主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速控制板。 振動源不工作，檢查主機(jī)箱面板上的低頻振蕩器有無輸出，如無輸出，更換信號板；如有輸出，更換振動源的振蕩線圈。 溫度源不工作，檢查溫度源電源開關(guān)有否打開；溫度源的保險絲是否燒斷

6、；調(diào)節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確。如都正常，則更換溫度源。五、注意事項1、在實驗前務(wù)必詳細(xì)閱讀實驗指南。2、嚴(yán)禁用酒精、有機(jī)溶劑或其它具有腐蝕性溶液擦洗主機(jī)箱的面板和實驗?zāi)０迕姘濉?、請勿將主機(jī)箱的電源、信號源輸出端與地（）短接，因短接時間長易造成電路故障。4、請勿將主機(jī)箱的±電源引入實驗?zāi)０鍟r接錯。5、在更換接線時，應(yīng)斷開電源，只有在確保接線無誤后方可接通電源。6、實驗完畢后，請將傳感器及實驗?zāi)０宸呕卦帯?、如果實驗臺長期未通電使用，在實驗前先通電十分鐘預(yù)熱，再檢查按一次漏電保護(hù)按鈕是否有效。8、實驗接線時，要握住手柄插拔實驗線，不能拉扯實驗線。 實驗一金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗實驗學(xué)時

7、：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、 實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、 基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： RRK 式中：RR 為電阻絲電阻相對變化，K 為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L 為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。對單臂電橋輸出電壓 Uo1= EK/4。三、 需用器件與單元：主機(jī)箱(±4V、±15V、電

8、壓表)、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼、4 21位數(shù)顯萬用表（自備）。四、 實驗步驟：應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０逭f明：實驗?zāi)０逯械腞1、R2、R3、R4 為應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的5 個電阻符號下面是空的，其中4 個組成電橋模型是為實驗者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。1、根據(jù)圖1應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中4 片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實驗?zāi)０遄笊戏降腞1、R2、R3、R4 和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為R1；右下角為R2；右上角為R3；左上角為R4。當(dāng)傳感器托盤支點受壓時，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬用進(jìn)行測量判別。常態(tài)

9、時應(yīng)變片阻值為350，加熱絲電阻值為50左右。安裝接線。2、放大器輸出調(diào)零：將圖1 實驗?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時脫開，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接(Vi0)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉(zhuǎn)2 圈)；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V 檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒灒翰鹑シ糯笃鬏斎攵丝诘亩探泳€，將暫時脫開的引線復(fù)原(見圖1 接線圖)。調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1，使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直

10、到200g（或500 g）砝碼加完。記下實驗結(jié)果填入表1 畫出實驗曲線。圖1 應(yīng)變片單臂電橋性能實驗安裝、接線示意圖表 1重量（g)20406080100120140160180200電壓（mv)4711141721242831354、根據(jù)表1 計算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U 輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差，=m/yFS ×100式中m 為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS 滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。實驗完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均

11、可以。 實驗六差動變壓器的性能實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、實驗?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鞯墓ぷ髟砗吞匦?。二、基本原理：差動變壓器由一只初級線圈和二只次線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。當(dāng)差動變壓器隨著被測體移動時差動變壓器的鐵芯也隨著軸向位移，從而使初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化促使次級線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應(yīng)電勢增加，另一只感應(yīng)電勢則減少，將兩只次級反向串接（同名端連接），就引出差動電勢輸出。其輸出電勢反映出被測體的移動量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動變壓器、差動變壓器實驗?zāi)０?、測微頭、雙蹤示波器

12、。四、實驗步驟：附：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖91 測微頭讀數(shù)圖 圖9-1 測位頭組成與讀數(shù)測微頭組成： 測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝，軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線(1格)，另一排是半毫米刻線(.格)；微分筒前部圓周表面上刻50等分的刻線(.格)。 用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時，測桿就沿軸線方向進(jìn)退。微分筒每轉(zhuǎn)過1 格，測桿沿軸方向移動微小位移.毫米，這也叫測微頭的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值，注意半毫米刻線；再讀與主尺橫線對準(zhǔn)微分筒上的數(shù)值、可以估

13、讀110 分度，如圖91 甲讀數(shù)為.，不是.；遇到微分筒邊緣前端與主尺上某條刻線重合時，應(yīng)看微分筒的示值是否過零，如圖91 乙已過零則讀.；如圖91 丙未過零，則不應(yīng)讀為，讀數(shù)應(yīng)為.。 測微頭使用：測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到處(為了保留測桿軸向前、后位移的余量)，再將測微頭軸套上的主尺橫線面向自己安裝到專用支架座上，移動測微頭的安裝套(測微頭整體移動)使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置(視具體實驗而定)時再擰緊支架座上的緊固螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時，被測體就會隨測桿而位移。1、將差動變壓器和測微頭(參照附：測微頭使用)安裝在

14、實驗?zāi)０宓闹Ъ茏?，差動變壓器的原理圖已印刷在實驗?zāi)０迳?，L1 為初級線圈；L2、L3 為次級線圈；號為同名端，如下圖92。2、按圖92 接線，差動變壓器的原邊的激勵電壓必須從主機(jī)箱中音頻振蕩器的Lv 端子引入，檢查接線無誤后合上總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率為45KHz（可用主機(jī)箱的頻率表輸入Fin 來監(jiān)測）；調(diào)節(jié)輸出幅度峰峰值為Vp-p 2V （ 可用示波器監(jiān)測： X 軸為0.2ms/div）。3、松開測微頭的安裝緊固螺釘，移動測微頭的安裝套使示波器第二通道顯示的波形Vp-p 為較小值(變壓器鐵芯大約處在中間位置)，擰緊緊固螺釘，仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭的微分筒使示波器第二通道顯示的波形Vp-p為

15、最小值(零點殘余電壓)并定為位移的相對零點。這時可以左右位移， 假設(shè)其中一個方向為正位移，另一個方向位移為負(fù)，從Vp-p 最小開始旋動測微頭的微分筒，每隔0.2mm(可取1025 點)從示波器上讀出輸出電壓Vp-p 值，填入下表9，再將測位頭退回到Vp-p 最小處開始反方向做相同的位移實驗。在實驗過程中請注意：從Vp-p 最小處決定位移方向后，測微頭只能按所定方向調(diào)節(jié)位移，中途不允許回調(diào)，否則，由于測微頭存在機(jī)械回差而引起位移誤差；所以，實驗時每點位移量須仔細(xì)調(diào)節(jié)，絕對不能調(diào)節(jié)過量，如過量則只好剔除這一點繼續(xù)做下一點實驗或者回到零點重新做實驗。當(dāng)一個方向行程實驗結(jié)束，做另一方向時，測微頭回到V

16、p-p 最小處時它的位移讀數(shù)有變化(沒有回到原來起始位置)是正常的，做實驗時位移取相對變化量為定值，只要中途測微頭不回調(diào)就不會引起位移誤差。 圖9-2 差動變壓器性能實驗安裝、接線圖4、實驗過程中注意差動變壓器輸出的最小值即為差動變壓器的零點殘余電壓大小。根據(jù)表9 畫出Vop-pX 曲線，作出位移為±1mm、±3mm時的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。表 9正行程編號12345678910V(mv)42056070085095011001250140015001650X(mm)10.20010.40010.60010.80011.00011.20011.40011.

17、60011.80012.000編號11121314151617181920V(mv)180019002100023000240002500026000270002900030000X(mm)12.20012.40012.60012.80013.00013.20013.40013.60013.80014.000反行程編號12345678910V(mv)160251102604005206608009501100X(mm)9.8009.6009.4009.20009.0008.8008.6008.4008.2008.000編號11121314151617181920V(mv)12001350150

18、016501750190011000120001300015000X(mm)7.8007.6007.4007.2007.0006.8006.6006.4006.2006.000五、思考題：1、用差動變壓器測量振動頻率的上限受什么影響？2、試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？實驗八直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、 實驗?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UHKHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場中運動時，它的電勢會發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾傳感器實驗?zāi)０濉⒒魻?/p>

19、傳感器、測微頭。四、實驗步驟：1、霍爾傳感器和測微頭的安裝、使用參閱實驗九。按圖14 示意圖接線(實驗?zāi)０宓妮敵鼋又鳈C(jī)箱電壓表的)，將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開關(guān)打到檔。2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調(diào)節(jié)RW1 使數(shù)顯表指示為零。圖14 霍爾傳感器(直流激勵)位移實驗接線示意圖3、以某個方向調(diào)節(jié)測微頭2位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實驗起始點，再反方向調(diào)節(jié)測微頭每增加0.2mm 記下一個讀數(shù)(建議做4位移)，將讀數(shù)填入表14。表 14正向行程編號12345678910X(mm)10.00010.10010.20010.30010.40010.5001

20、0.60010.70010.80010.900V(mv)00.0030.0070.0100.0130.0170.0200.0240.0270.031編號11121314151617181920X(mm)11.00011.10011.20011.30011.40011.50011.60011.70011.80011.900V(mv)0.0350.0380.0420.0470.0510.0550.0590.0640.0680.073編號21222324252627282930X(mm)12.00012.10012.20012.30012.40012.50012.60012.70012.80012.

21、900V(mv)0.0790.0830.0880.0930.0960.1000.1030.1050.1070.109反向行程編號12345678910X(mm)10.0009.9009.8009.7009.6009.5009.4009.3009.2009.100V(mv)0-0.37-0.100-0.164-0.217-0.285-0.356-0.424-0.483-0.554編號11121314151617181920X(mm)9.0008.9008.8008.7008.6008.5008.4008.3008.2008.100V(mv)-0.624-0.671-0.759-0.817-0.8

22、91-0.977-1.046-1.113-1.183-1.266編號21222324252627282930X(mm)8.0007.9007.8007.7007.6007.5007.4007.3007.2007.100V(mv)-1.343-1.414-1.483-1.565-1.634-1.693-1.745-1.795-1.842-1.920作出VX 曲線，計算不同測量范圍時的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？實驗十壓電式傳感器測振動實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（選修）一、 實驗?zāi)康模毫私鈮弘妭?/p>

23、感器的測量振動的原理和方法。二、 基本原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。（觀察實驗用壓電加速度計結(jié)構(gòu)）工作時傳感器感受與試件相同頻率的振動，質(zhì)量塊便有正比于加速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片上產(chǎn)生正比于運動加速度的表面電荷。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、差動變壓器實驗?zāi)０濉⒄駝釉?、示波器。四、實驗步驟：1、按圖18 所示將壓電傳感器安裝在振動臺面上(與振動臺面中心的磁鋼吸合)，振動源的低頻輸入接主機(jī)箱中的低頻振蕩器，其它連線按圖示意接線。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率和幅度旋鈕使振動臺振動，觀察低通濾波器輸出的波形。3、用示波器的兩個通道同時觀察低

24、通濾波器輸入端和輸出端波形；在振動臺正常振動時用手指敲擊振動臺同時觀察輸出波形變化。4、改變振動源的振蕩頻率(調(diào)節(jié)主機(jī)箱低頻振蕩器的頻率)，觀察輸出波形變化。實驗完畢，關(guān)閉電源。 圖18 壓電傳感器振動實驗安裝、接線示意圖實驗十一電渦流傳感器位移實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、 實驗?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通過交變電流的線圈產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)金屬體處在交變磁場時，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，金屬體內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流在金屬體內(nèi)自行閉合，并呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距

25、離等參數(shù)有關(guān)。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場能量，從而改變激磁線線圈阻抗，渦流傳感器就是基于這種渦流效應(yīng)制成的。電渦流工作在非接觸狀態(tài)(線圈與金屬體表面不接觸)，當(dāng)線圈與金屬體表面的距離以外的所有參數(shù)一定時可以進(jìn)行位移測量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、電渦流傳感器實驗?zāi)０濉㈦姕u流傳感器、測微頭、被測體(鐵圓片)。四、實驗步驟：1、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個平繞線圈。測微頭的讀數(shù)與使用可參閱實驗九；根據(jù)圖19 安裝測微頭、被測體、電渦流傳感器并接線。2、調(diào)節(jié)測微頭使被測體與傳感器端部接觸，將電壓表顯示選擇開關(guān)切換到20V 檔，檢查接線無誤后開啟主機(jī)箱電源開關(guān)，記下電壓表讀數(shù)，然后每隔0.1mm

26、讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將?shù)據(jù)列入表19。表19 電渦流傳感器位移X 與輸出電壓數(shù)據(jù)X(mm)5.0005.1005.2005.3005.4005.5005.6005.7005.8005.900V(v)5.315.515.665.815.966.106.236.366.476.60X(mm)6.0006.1006.2006.3006.4006.5006.6006.7006.8006.900V(v)6.716.826.937.027.127.217.307.407.477.55X(mm)7.0007.1007.2007.3007.4007.5007.6007.7007.8007.900V

27、(v)7.637.707.697.767.847.907.968.028.078.13X(mm)8.0008.1008.2008.3008.4008.5008.6008.7008.8008.900V(v)8.198.238.288.328.378.418.458.498.528.55X(mm)9.0009.1009.2009.3009.4009.5009.6009.7009.8009.900V(v)8.588.618.648.678.708.728.748.768.788.81X(mm)10.0010.1010.2010.3010.4010.5010.6010.7010.8010.90V(v)

28、8.838.858.868.888.908.928.938.958.968.97X(mm)11.0011.1011.2011.3011.4011.5011.6011.7011.8011.90V(v)8.999.009.029.039.049.059.069.079.089.08X(mm)12.0012.1012.2012.3012.4012.5012.6012.7012.8012.90V(v)9.099.099.109.119.119.129.139.139.149.15X(mm)13.0013.1013.2013.3013.4013.5013.6013.7013.8013.90V(v)9.1

29、59.169.179.179.189.189.199.199.209.20X(mm)14.0014.1014.2014.3014.4014.5014.6014.7014.8014.90V(v)9.209.219.219.229.229.229.229.239.239.23X(mm)15.00V(v)9.24 3、根據(jù)表19 數(shù)據(jù)，畫出VX 曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測量時的最佳工作點(即曲線線性段的中點)，試計算測量范圍為1mm 與3 mm 時的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。實驗完畢，關(guān)閉電源。圖19 電渦流傳感器安裝、按線示意圖五、思考題：1、電渦流傳感器的量

30、程與哪些因素有關(guān)，如果需要測量±5mm 的量程應(yīng)如何設(shè)計傳感器？2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測量時，如何根據(jù)量程使用選用傳感器。 實驗十三光纖傳感器的位移特性實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、 實驗?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實驗采用的是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后，組成Y 型光纖，半園分布即雙D 分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距X，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測體反射回來，另一束光纖接收光信號由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光

31、電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電量大小與間距X 有關(guān)，因此可用于測量位移。三、器件與單元：主機(jī)箱、光纖傳感器、光纖傳感器實驗?zāi)０?、測微頭、反射面。四、實驗步驟：1、根據(jù)圖24 示意安裝光纖位移傳感器和測微頭，二束光纖分別插入實驗?zāi)０迳系墓怆娮?其內(nèi)部有發(fā)光管D 和光電三極管T )中；測微頭的安裝、使用可參閱實驗九附：測微頭的組成與使用。其它接線接圖24。圖24 光纖傳感器位移實驗接線圖2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)測微頭，使光反射面與型光纖頭輕觸；再調(diào)實驗?zāi)０迳系腞W、使主機(jī)箱中的電壓表(顯示選擇開關(guān)打到20檔)顯示為。3、旋轉(zhuǎn)測微頭，被測體離開探頭，每隔0.1mm 讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入

32、表24。根據(jù)表24 數(shù)據(jù)畫出實驗曲線，計算測量范圍1mm 時的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉電源。表24 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)編號12345678910X(mm)5.0005.1005.2005.3005.4005.5005.6005.7005.8005.900V(v)0.200.510.791.081.361.681.942.222.492.75編號11121314151617181920X(mm)6.0006.1006.2006.3006.4006.5006.6006.7006.8006.900V(v)3.003.233.453.683.834.084.264.444.61

33、4.77編號21222324252627282930X(mm)7.0007.1007.2007.3007.4007.5007.6007.7007.8007.900V(v)4.915.025.165.165.285.375.465.545.595.65編號31323334353637383940X(mm)8.0008.1008.2008.300V(v)5.675.725.735.78五、思考題：光纖位移傳感器測位移時對被測體的表面有些什么要求？實驗十五 Pt100 鉑電阻測溫特性實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（選修）一、 實驗?zāi)康模毫私忏K熱電阻的特性與應(yīng)用。二、基本原理：利用

34、導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，可以制成熱電阻，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用的熱電阻有鉑電阻(650以內(nèi))和銅電阻(150以內(nèi))。鉑電阻是將0.050.07的鉑絲繞在線圈骨架上封裝在玻璃或陶瓷管等保護(hù)管內(nèi)構(gòu)成。在0650以內(nèi)，它的電阻Rt 與溫度t 的關(guān)系為：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中： Ro系溫度為0時的電阻值(本實驗的鉑電阻Ro100)。A3.9684×103，B5.847×1072。鉑電阻一般是三線制，其中一端接一根引線另一端接二根引線，主要為遠(yuǎn)距離測量消除引線電阻對橋臂的影響(近距離可用二線制，導(dǎo)線電阻忽略不計

35、。)。實際測量時將鉑電阻隨溫度變化的阻值通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓的變化量輸出，再經(jīng)放大器放大后直接用電壓表顯示。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、溫度源、Pt100 熱電阻(二支)、溫度傳感器實驗?zāi)０?、萬用表(自備)。溫度傳感器實驗?zāi)０搴喗椋簣D28B 中的溫度傳感器實驗?zāi)０迨怯扇\放組成的差動放大電路、調(diào)零電路、傳感器符號、傳感器信號轉(zhuǎn)換電路(電橋)及放大器工作電源引入插孔構(gòu)成；其中R2 為放大器的增益電位器，RW3 為放大器電平移動電位器；傳感器符號<接熱電偶(熱電偶或熱電偶)，雙圈符號接AD590 集成溫度傳感器，Rt 接熱電阻(Pt100 鉑電阻或Cu50 銅電阻)。具體接線參照具體實驗。四、

36、實驗步驟1、用萬用表歐姆檔測出Pt100 三根線中其中短接的二根線(同種顏色的線)設(shè)為1、2，另一根設(shè)為3，并測出它在室溫時的大致電阻值。2、在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源都關(guān)閉的狀態(tài)下，再根據(jù)圖28B 示意圖接線，溫度傳感器實驗?zāi)０逯小?t)兩端接傳感器，這樣傳感器(Rt)與R3、R1、Rw1、R4 組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。3、放大器調(diào)零：將圖28B 中的溫度傳感器實驗?zāi)０宓姆糯笃鞯膬奢斎攵艘€(一根傳感器引線、另一根橋路輸出即Rw1 活動觸點輸出)暫時不要引入，而用導(dǎo)線直接將放大器的兩輸入端相連(短接)；將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)切換開關(guān)打到2檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)

37、溫度傳感器實驗?zāi)０逯械腞W2(逆時針轉(zhuǎn)到底)增益電位器，使放大器增益最?。辉僬{(diào)節(jié)RW3(調(diào)零電位器)使主機(jī)箱的電壓表顯示為。4、關(guān)閉主機(jī)箱電源開關(guān)，將實驗?zāi)０逯蟹糯笃鞯妮斎攵艘€按圖28B連接，檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。5、將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(224V)順時針轉(zhuǎn)到底(24)，合上溫度源電源開關(guān)和調(diào)節(jié)儀電源開關(guān)，將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對象)開關(guān)按到內(nèi)(溫度)位置；在常溫基礎(chǔ)上，可按t=5增加溫度并且小于160范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實驗二十七，重復(fù)6、7、8、9 步驟)，待溫度源溫度動態(tài)平衡時讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表28B。 圖28B Pt100 鉑電阻測溫特

38、性實驗接線示意圖表28B 鉑電阻溫度實驗數(shù)據(jù)t()406080100120V(mv)-1.828-1.776-1.725-1.673-1.6296、根據(jù)表28B 數(shù)據(jù)值畫出實驗曲線并計算其非線性誤差。實驗結(jié)束，關(guān)閉所有電源。實驗十六氣敏傳感器實驗實驗學(xué)時：2 學(xué)時實驗類型：（驗證）實驗要求：（必修）一、 實驗?zāi)康模毫私鈿饷魝鞲衅髟砑皯?yīng)用。二、基本原理：氣敏傳感器(又稱氣敏元件)是指能將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。它一般可分為：半導(dǎo)體式、接觸燃燒式、紅外吸收式、熱導(dǎo)率變化式等等。本實驗所采用的SnO2（氧化錫）半導(dǎo)體氣敏傳感器是對酒精敏感的電阻型氣敏元件；該敏感元件

39、由納米級SnO2 及適當(dāng)摻雜混合劑燒結(jié)而成，具微珠式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電路簡單，可將傳導(dǎo)性變化改變?yōu)橐粋€輸出信號，與酒精濃度對應(yīng)。傳感器對酒精濃度的響應(yīng)特性為：三、需用器件與單元：主機(jī)箱、氣敏傳感器、酒精棉球(自備)。四、實驗步驟：1、注意傳感器的引線號碼，按圖34 接線并將主機(jī)箱電壓表(20檔)輸入Vin 的與可調(diào)電源(切換開關(guān)打到±6檔)6V 的相連。2、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，傳感器通電較長時間(至少5 分鐘以上，因傳感器長時間不通電的情況下，內(nèi)阻會很小，上電后VO 輸出很大，不能即時進(jìn)入工作狀態(tài))后才能工作。3、等待傳感器輸出VO 較小(小于1.5)時，用自備的酒精小棉球靠近傳感器端面，并吹2 次氣，使酒精揮發(fā)進(jìn)入傳感器金屬網(wǎng)內(nèi)，觀察電壓