传感器技术及应用（第三版）（陈艳红）实验指导书.pdf

《传感器技术及应用》实验指导书 传感器系统实验仪介绍 CSY 系列传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。其特 点是集被测体、各种传感器、信号激励、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的 测试系统。实验者利用此实验仪可完成光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的测 试实验。通过这些实验，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成有明显的、 直观的感性认识，并可在本实验仪上举一反三开发出新的实验内容。 一、实验仪组成 本实验仪主要由实验工作台、信号与显示电路、处理电路三部分组成。 1. 实验工作台(位于仪器顶部) 1) 实验工作台左边 实验工作台左边是一副平衡式悬臂梁，梁上装有应变片、热电式、热敏式和压电加速 度式四种传感器。 平衡式悬臂梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别 用符号↑和↓表示。其中六片为金属箔式片(BHF-350) 。横向所贴的两片为温度补偿片，用 符号→和←表示。片上标有“BY ”字样的为半导体式应变片，灵敏系数为130。 热电式(热电偶)传感器：串接工作的两个铜-康铜热电偶分别装在上、下梁表面，冷端 温度为环境温度。 热敏式传感器：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻，负温度系数，25℃时阻值 为8 kΩ～10 kΩ。 压电加速度式传感器：位于悬臂梁右部，由PZT-5 双压电晶片、铜质量块和压簧组成， 装在透明外壳中。 2) 实验工作台右边 实验工作台右边是由装于机内的另一副平衡式悬臂梁带动的圆盘式工作台。圆盘周围 一圈(逆时针方向)安装有电感式、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式五种传感器。 电感式传感器(差动变压器) ：由初级线圈Li 和两个次级线圈Lo 绕制而成的空心线圈， 圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围＞10 mm。 电容式传感器：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式 差动电容，线性范围≥3 mm 。 磁电式传感器：由一组线圈和动铁(永久磁钢)组成，灵敏度为0.4 V/(m/s) 。 霍尔式传感器：HZ-1 半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性 范围≥3 mm 。 电涡流式传感器：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围 ≥1 mm。 ·2 · 两副平衡式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢，右边圆盘式工作台由“激 振I ”带动，左边平衡式悬臂梁由“激振II ”带动。 为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有一组电加热器，加热电源为15 V 直流电源，工 作时能获得高于30℃左右的升温。 以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最上端一排。 实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关。 两只测微头分别装在左、右两边的支架上。 2. 信号及显示部分(位于仪器上部的面板上) 信号及显示部分包括以下几个部分。 低频振荡器：1 Hz～30 Hz 输出连续可调，U 为20 V ，最大输出电流为0.5 A ，L 端 P-P i 插口可用于电流放大器。 音频振荡器：0.4 kHz～10 kHz 输出连续可调，U 为20 V ，180°、0 °为反相输出， P-P Lv 端最大输出电流为0.5 A 。 直流稳压电源：±15 V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输出 电流为1.5 A 。电压范围为±2 V～±10 V，挡距为2 V ，分五挡输出，提供直流信号源。 数字式电压/频率表：3 位半显示，分2 V、20 V 、2 kHz 、20 kHz 四挡，灵敏度≥50 mV， 频率显示范围为5 Hz～20 kHz 。 指针式直流毫伏表：分500 mV 、50 mV 、5 mV 三挡，精度为2.5% 。 3. 处理电路(位于仪器下部的面板上) 处理电路包括以下几个部分。 电桥：用于组成应变电桥，面板上虚线所示电阻为虚设，仅为组桥提供插座。R 、R 、