河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器技術(shù)實訓(xùn)實訓(xùn)注意事項1、遵守實訓(xùn)室紀(jì)律，實訓(xùn)時態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，注意力集中，不嬉戲，不打鬧，要注意安全。2、聽從實訓(xùn)指導(dǎo)老師安排，按規(guī)操作。3、愛護實訓(xùn)期間所使用的工具、儀表及相關(guān)設(shè)備，要妥善保管自己實訓(xùn)所需的實驗元件。4、注意用電安全，發(fā)現(xiàn)問題要及時上報實訓(xùn)指導(dǎo)老師。5、實訓(xùn)時要認真對照電路原理圖，遇到不明白的地方要向?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)老師請教。6、不遲到，不早退，不缺勤。7、實訓(xùn)完畢后要收拾好實訓(xùn)器材并打掃實訓(xùn)室衛(wèi)生。8、每個實訓(xùn)項目結(jié)束后要按照實訓(xùn)指導(dǎo)書中的要求認真完成實訓(xùn)報告，并按時上交。指導(dǎo)教師：張羨林部門：信息工程系適用專業(yè)：計算機控制技術(shù)日期：THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜

2、合實驗裝置簡介一、概述THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜合實驗裝置適應(yīng)不同類別、不同層次專業(yè)教學(xué)實驗、培訓(xùn)、考核的需求，是一套多功能、全方位、綜合性、動手型的實驗裝置，可以與普教中的“物理”，職教、高教中的“傳感器技術(shù)”、“工業(yè)白動化控制”、“非電測量技術(shù)與應(yīng)用”、“工程檢測技術(shù)與應(yīng)用”等課程的教學(xué)實驗配套。二、設(shè)備構(gòu)成實驗臺主要由試驗臺部分、三源板部分、處理（模塊）電路部分和數(shù)據(jù)采集通訊部分組成。實驗臺部分這部分設(shè)有1k?10kHz音頻信號發(fā)生器、1?30Hz低頻信號發(fā)生器、四組直流穩(wěn)壓電源：±15V、+5V、±2±10V、224V可調(diào)、數(shù)字式電壓表、頻率/轉(zhuǎn)速表、定

3、時器以及高精度溫度調(diào)節(jié)儀組成。三源板部分熱源：0220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫120C,控制精度土1C。轉(zhuǎn)動源：224V直流電源驅(qū)動。振動源：振動頻率1Hz30Hz（可調(diào)）。處理（模塊）電路部分包括電橋、電壓放大器、差動放大器、電荷放大器、電容放大器、低通濾波器、渦流變換器、相敏檢波器、移相器、溫度檢測與調(diào)理、壓力檢測與調(diào)理等共十個模塊。1. 數(shù)據(jù)采集、分析部分為了加深對白動檢測系統(tǒng)的認識，本實驗臺增設(shè)了USB數(shù)據(jù)采集卡及微處理機組成的微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（含微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件）。12位A/D轉(zhuǎn)換、采樣速度達100kHz,利用該系統(tǒng)軟件,可對學(xué)生實驗現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)或靜態(tài)處理

4、和分析，并在屏幕上生成十字坐標(biāo)曲線和表格數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行求平均值、列表、作曲線圖以及對數(shù)據(jù)進行分析、存盤、打印等處理，實現(xiàn)軟件為硬件服務(wù)、軟件與硬件互動、軟件與硬件組成系統(tǒng)的功能。更注重考慮根據(jù)不同數(shù)據(jù)設(shè)定采集的速率。詳見THSRZ軟件使用手冊。本實驗臺，作為教學(xué)實驗儀器，大多傳感器基本上都做成透明，以便學(xué)生有直觀的認識，測量連接線用定制的接觸電阻極小的迭插式聯(lián)機插頭連接。三、實驗內(nèi)容結(jié)合本裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以完成大部分常用傳感器的實驗及應(yīng)用，個別涉及頻率特性測試的實驗需要普通20MHz帶寬示波器完成。實驗內(nèi)容包括金屬箔應(yīng)變傳感器、差動變壓器、差動電容、霍耳位移、霍耳轉(zhuǎn)速、磁電轉(zhuǎn)速、擴散硅

5、壓力傳感器、壓電傳感器、電渦流傳感器、光纖位移傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器、集成溫度傳感器（AD590）、K型、E型熱電偶、PT100鉗電阻、濕敏傳感器、氣敏傳感器共17種，三十多個實驗。實驗一金屬箔式應(yīng)變片一一全橋性能實驗、實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。二、實驗儀器：應(yīng)變傳感器實驗?zāi)K、托盤、瑟碼、數(shù)顯電壓表、土15V、土4V電源、萬用表（白備）。三、實驗原理：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩只應(yīng)變片接到電橋的對邊，不同的接入鄰邊，如圖3-1,當(dāng)應(yīng)變片初始值相等，變化量也相等時，其橋路輸出:Uo=KE&（3-1）E為電橋電源電壓，式3-1表明，全橋輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性

6、誤差得到進一步改善。四、實驗內(nèi)容與步驟1.應(yīng)變傳感器已安裝在應(yīng)變傳感器實驗?zāi)K上，可參考圖1-1。2?差動放大器調(diào)零，從主控臺接入土15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端U02接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw4調(diào)到增益最大位置（順時針轉(zhuǎn)到底），調(diào)節(jié)電位器Rw3使電壓表顯示為0V。關(guān)閉主控臺電源。(0Rwj（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）RwiC5Rwj!圖3-13.按圖3-1接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩對應(yīng)變片分別接入電橋的鄰邊。4?加托盤后電橋調(diào)零，電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui,檢查接線無誤后，合上主控臺電

7、源開關(guān)，預(yù)熱五分鐘，調(diào)節(jié)Rw1使電壓表顯示為零。在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只石去碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加石去碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g瑟碼加完，記下實驗結(jié)果，填入下表3-1,關(guān)閉電源。表3-1重量（g）電壓（mV）五、實驗報告根據(jù)記錄表3-1的實驗資料，計算靈敏度L=U/W,非線性端f六、思考題比較單臂、半橋、全橋測量電路的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。實驗二霍爾式傳感器振動測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私饣魻柦M件的應(yīng)用一測量振動二、實驗儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、振動源、直流穩(wěn)壓電源、通信接口三、實驗原理：這里采用直流電源激勵霍爾組件，原理參照實驗十三四、實驗內(nèi)容與步驟插座。

8、按下圖接線。打開主控臺電源Q+4VC-RiCiHlOUo9芯航空4V1?將霍爾傳感器按圖10-1安裝在振動臺上。傳感器引線接到霍爾傳感器模塊的圖16-1?先將傳感器固定在傳感器支架的連橋板上，調(diào)節(jié)“緊定旋鈕”和“微動升降旋鈕”使霍爾傳感器大致處于磁芯的中間位置，調(diào)節(jié)Rw1使輸出Uo為0;調(diào)節(jié)“低頻調(diào)幅”旋鈕到中間位置，調(diào)節(jié)“低頻調(diào)頻”旋鈕使低頻輸出為5Hz,將實驗臺上的“低頻輸R2接到三源板的“激振源輸爪”，使振閂動梁振動。逾概?通過通信腰口的CH1通道用上位機軟件觀測其輸出波形。可調(diào)節(jié)“低頻調(diào)幅”和“低cmRs頻調(diào)頻”旋鈕，觀測振動源在不同振幅和頻率的波形。（避免在“低頻調(diào)幅”最大的時候使振

9、動臺達到共振，共振頻率13Hz左右，以免損壞傳感器）五、實驗報告1?選擇不同的中心點測量振動，比較霍爾輸出波形的變化，并分析其原因2?考慮用交流激勵霍爾組件，輸出應(yīng)是什么波形。實驗三壓電式傳感器振動實驗、實驗?zāi)康模毫私鈮弘娛絺鞲衅鳒y量振動的原理和方法。二、實驗儀器：振動源、低頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、壓電傳感器模塊、移相檢波低通模塊三、實驗原理：壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和壓電陶瓷片等組成（觀察實驗用壓電式加速度計結(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壓電陶瓷片上，由于壓電效應(yīng)，壓電陶瓷產(chǎn)生正比于運動加速度的表面電荷。四、實驗內(nèi)容與步驟1?壓電傳感器已安裝

10、在振動梁的圓盤上。2?將振蕩器的“低頻輸出”接到三源板的“低頻輸入”，并按下圖18-1接線，合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)節(jié)低頻調(diào)幅到最大、低頻調(diào)頻到適當(dāng)位置，使振動梁的振幅逐漸增大（直到共振）。將壓電傳感器的輸出端接到壓電傳感器模塊的輸入端Ui1,Uo1接Ui2,Uo2接移相檢波低通模塊低通濾波器輸入Ui,輸出Uo接通信接口CH1,用上位機觀察壓電傳感器的輸出波形Uo。壓電傳感器實驗?zāi)K圖18d五、實驗報告1.改變低頻輸出信號的頻率，記錄振動源不同振幅下壓電傳感器輸出波形的頻率和幅值。實驗四電渦流傳感器測量振動實驗、實驗?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測量振動的原理與方法。二、實驗儀器：電渦流傳感器、振動源、

11、低頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、電渦流傳感器模塊、通信接口（含上位機軟件）、鐵質(zhì)圓片。三、實驗原理：根據(jù)電渦流傳感器動態(tài)特性和位移特性，選擇合適的工作點即可測量振幅。四、實驗內(nèi)容與步驟1?將鐵質(zhì)被測體平放到振動臺面的中心位置，根據(jù)圖21-1安裝電渦流傳感器，注意傳感器端面與被測體振動臺面（鐵材料）之間的安裝距離即為線形區(qū)域（可利用實驗二十中鐵材料的特性曲線找出）2?將電渦流傳感器的連接線接到模塊上標(biāo)有“”的兩端，模塊電源用連接導(dǎo)線從主控臺接入+15V電源。實驗?zāi)０遢敵龆伺c通信接口的CH1相連。將振蕩器的“低頻輸出”接到三源板的“低頻輸入”端，“低頻調(diào)頻”調(diào)到最小位置、“低頻調(diào)幅”調(diào)到最大位置，合上主

12、控臺電源開關(guān)。3.調(diào)節(jié)“低頻調(diào)頻”旋鈕，使振動臺有微小振動（不要達到共振狀態(tài)）。從上位機觀察電渦流實驗?zāi)K的輸出波形。（注意不要達到共振，共振時，幅度過大，振動面可能會面?zhèn)鞲衅鹘佑|，容易損壞傳感器）圖21-1你是選用壓電式傳感器還是電渦五、思考題:1.有一個振動頻率為10KHZ的被測體需要測其振動參數(shù),流傳感器或認為兩者均可?實驗五集成溫度傳感器的溫度特性實驗一、實驗?zāi)康模毫私獬Ｓ玫募蓽囟葌鞲衅鳎ˋD590）基本原理、性能與應(yīng)用。二、實驗儀器：智能調(diào)節(jié)儀、PT100、AD590、溫度源、溫度傳感器實驗?zāi)K。三、實驗原理：集成溫度傳感器AD590是把溫敏器件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成

13、在同一芯片上的溫度傳感器。其特點是使用方便、外圍電路簡單、性能穩(wěn)定可靠；不足的是測溫范圍較小、使用環(huán)境有一定的限制。AD590能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，在一定溫度下，相當(dāng)于一個恒流源，一般用于一50C+150C之間溫度測量。溫敏晶體管的集電極電流恒定時，晶體管的基極-發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產(chǎn)時的離散性、均采用了特殊的差分電路。本實驗儀采用電流輸出型集成溫度傳感器AD590,在一定溫度下，相當(dāng)于一個恒流源。因此不易受接觸電阻、弓|線電阻、電壓噪聲的干擾，具有很好的線性特性。AD590的靈敏度（標(biāo)定系數(shù)）為1A/K,只需要一種+4V?+30V電源（本實

14、驗儀用+5V）,即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻（本實驗中為傳感器調(diào)理電路單元中R2=100Q即可實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換，使用十分方便。電流輸出型比電壓輸出型的測量精度更高。四、實驗內(nèi)容與步驟1?重復(fù)實驗二十六，將溫度控制在50C,在另一個溫度傳感器插孔中插入集成溫度傳感器AD590。2?將土15V直流穩(wěn)壓電源接至溫度傳感器實驗?zāi)K。溫度傳感器實驗?zāi)K的輸出Uo2接主控臺直流電壓表。將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端Ui短接，調(diào)節(jié)電位器Rw3使直流電壓表顯示為零。拿掉短路線，按圖27-1接線，并將AD590兩端引線按插頭顏色（一端紅色,一端綠色）插入溫度傳感器實驗?zāi)K中

15、（紅色對應(yīng)a綠色對應(yīng)b）（a、b兩端分別標(biāo)有+''-'。3. 將R6兩端接到差動放大器的輸入Ui,記下模塊輸出Uo2的電壓值。4. 改變溫度源的溫度每隔50C記下Uo2的輸出值。直到溫度升至1200C。并將實驗結(jié)果填入下表。T(C)Uo2(V)表27-1五、實驗報告1.由表27-1記錄的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)計算在此范圍內(nèi)集成溫度傳感器的非線性誤差10溫瘦傳感器實驗校塊ORw】OreOr*3ars*v*«WX»£«中潭出0R»4圖27-1實驗六濕敏傳感器實驗、實驗?zāi)康模毫私鉂衩魝鞲衅鞯脑砑皯?yīng)用范圍。二、實驗儀器：濕敏傳感器、濕敏座、

16、干燥劑、棉球（白備）。三、實驗原理：濕度是指大氣中水份的含量，通常采用絕對濕度和相對濕度兩種方法表示，濕度是指單位窖體積中所含水蒸汽的含量或濃度，用符號AH表示，相對濕度是指被測氣體中的水蒸汽壓和該氣體在相同溫度下飽和水蒸汽壓的百分比，用符號RH表示。濕度給出大氣的潮濕程度，因此它是一個無量綱的值。實驗使用中多用相對濕度概念。濕敏傳感器種類較多，根據(jù)水分子易于吸附在固體表面滲透到固體內(nèi)部的這種特性（稱水分子親和力），濕敏傳感器可以分為水分子親和力型和非水分子親和力型，本實驗所采用的屬水分子親和力型中的高分子材料濕敏元件。高分子電容式濕敏元件是利用元件的電容值隨濕度變化的原理。具有感濕功能的高分子聚合物，例如，乙酸-丁酸纖維素和乙酸-丙酸比纖維素等，做成薄膜，它們具有迅速吸濕和脫濕的能力，感濕薄膜覆在金箔電極（下電極）上，然后在感濕薄膜上再鍍一層多孔金屬膜（上電極）這樣形成的一個平行板電容器就可以通過測量電容的變化來感覺空氣濕度的變化。四、實驗內(nèi)容與步驟1 ?濕敏傳感器實驗裝置如圖33-1所示，紅色接線端接+5V電源，黑色接線端接地，藍色接線端和黑色接線端分別接頻率/轉(zhuǎn)速