傳感器原理與檢測技術(shù)實驗教學(xué)大綱

傳感器原理與檢測技術(shù)實驗教學(xué)大綱課程編號：09251480課程名稱：傳感器原理及檢測技術(shù)∕Sensor’sPrinciple&detectionTechnique課程屬性：必修實驗屬性：非獨立設(shè)課開課學(xué)期：6學(xué)時：16適用專業(yè)：電子信息工程學(xué)分：0.5開課部門：物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院考核要求：考查課程簡介：通過實驗課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握實驗數(shù)據(jù)的收集、分析和處理方法，能正確選用傳感器、設(shè)計工程量的一般檢測方案。并加深學(xué)生對“傳感器原理及檢測技術(shù)”課程基本知識理解、培養(yǎng)動手能力、開發(fā)創(chuàng)造性思維。一、實驗項目設(shè)置及學(xué)時分配項目編號實驗項目名稱實驗類型開出要求學(xué)時分配090201001箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋?qū)嶒烌炞C必做2090201002箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實驗驗證必做2090201003應(yīng)變片的溫度效應(yīng)實驗驗證選做2090201004霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗驗證必做2090201005光纖位移傳感器――位移測量實驗綜合必做2090201006壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設(shè)計設(shè)計必做2090201007電子秤設(shè)計及精度計算設(shè)計選做4090201008光纖傳感器―轉(zhuǎn)速測量實驗綜合選做2學(xué)時總計16二、實驗內(nèi)容及教學(xué)要求實驗項目1：箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋1、教學(xué)內(nèi)容本實驗說明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，當(dāng)測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。2、教學(xué)目標(biāo)（1）觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式。（2）測試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。（3）比較各橋路間的輸出關(guān)系。實驗項目2：箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較1、教學(xué)內(nèi)容已知單臂、半橋和全橋電路的∑R分別為△R/R、2△R／R、4△R／R。根據(jù)戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等于1/4·E·∑R，電橋靈敏度Ku＝V／△R／R，于是對應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當(dāng)E和電阻相對變化一定時，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關(guān)。2、教學(xué)目標(biāo)（1）說明實際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理。實驗項目3：箔式應(yīng)變片的溫度效應(yīng)1、教學(xué)內(nèi)容溫度變化引起應(yīng)變片阻值發(fā)生變化的原因是應(yīng)變片電阻絲的溫度系數(shù)及電阻絲與測試中的膨脹系數(shù)不同。由此引起測試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。2、教學(xué)目標(biāo)（1）說明溫度變化對應(yīng)變測試系統(tǒng)的影響。實驗項目4：霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗1、教學(xué)內(nèi)容霍爾式傳感器是由工作在兩個環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時，霍爾元件就有電勢輸出?；魻栐谔荻却艌鲋猩?、下移動時，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理，學(xué)會用霍爾傳感器做靜態(tài)位移測試。實驗項目5：光纖位移傳感器――位移測量1、教學(xué)內(nèi)容反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（16）所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，在傳感系統(tǒng)中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖只起傳輸信號的作用。當(dāng)光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經(jīng)光源光纖照射至反射體，被反射的光經(jīng)接收光纖至光電轉(zhuǎn)換器，光電元件將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。其輸出的光強(qiáng)決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強(qiáng)的檢測而得到位置量。2、教學(xué)目標(biāo)（1）觀察光纖結(jié)構(gòu)：本儀器中光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根光導(dǎo)纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。（2）通過對光強(qiáng)的檢測而得到位置量。實驗項目6：壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設(shè)計實驗1、教學(xué)內(nèi)容本次實驗為教學(xué)探索性實驗，結(jié)合學(xué)習(xí)GB/T15478—1995壓力傳感器性能試驗方法，學(xué)習(xí)穩(wěn)定性試驗方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神。2、教學(xué)目標(biāo)（1）以興趣小組的形式開展本次實驗。（2）按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求計算壓力傳感器的零點穩(wěn)定性、靈敏度穩(wěn)定性；（3）討論零點穩(wěn)定性、靈敏度穩(wěn)定性對工程應(yīng)用的影響。實驗項目7：電子秤設(shè)計及精度計算1、教學(xué)內(nèi)容應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測試時，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測試體表面，當(dāng)測件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量電路，轉(zhuǎn)換成電信號輸出顯示。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解應(yīng)變片是最常用的測力傳感元件。（2）掌握用應(yīng)變片測力的基本方法。實驗項目8：光纖傳感器―轉(zhuǎn)速測量實驗1、教學(xué)內(nèi)容反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（16）所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，在傳感系統(tǒng)中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖只起傳輸信號的作用。當(dāng)光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經(jīng)光源光纖照射至反射體，被反射的光經(jīng)接收光纖至光電轉(zhuǎn)換器，光電元件將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。其輸出的光強(qiáng)決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強(qiáng)的檢測而得到位置量。2、教學(xué)目標(biāo)（1）觀察光纖結(jié)構(gòu)：本儀器中光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根光導(dǎo)纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。（2）通過對光纖探頭將低頻振蕩器輸出接“激振I”，調(diào)節(jié)激振頻率和幅度，使振動臺保持適當(dāng)幅度的振動（以不碰到光纖探頭為宜）。用示波器觀察Vo端電壓波形。并用電壓／頻率表2K檔讀出振動頻率。三、考核方式及要求考查，平時成績占70%，期末測試占30%其中，平時成績核定：現(xiàn)場操作40%，實驗報告60%；四、主要儀器設(shè)備及實驗材料項目編號實驗項目名稱主要儀器設(shè)備及臺（套）數(shù)實驗材料備注090201001箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋?qū)嶒瀭鞲衅髟硐到y(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201002箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201003應(yīng)變片的溫度效應(yīng)實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201004霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201005光纖位移傳感器――位移測量實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201006壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設(shè)計傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201007電子秤設(shè)計及精度計算傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導(dǎo)線090201