检测与转换（传感器）技术实训装置

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、电阻与霍尔式传感器转換电路板(调零电桥)、差动放大器、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上、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。

图1-1电阻应变式传感器

3、电阻应变式传感器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Uo=EKε，E为电桥转換系数。

图1-2电阻式传感器单臂电桥实验电路图

实验步骤

1、固定好位移支架，将电阻应变式传感器至于位移台架上，调节测微器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上的开口处，将测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆磁钢吸合，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬挂处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。

2、在差动放大器上,将放大器放大倍数电位器RP1旋钮(即为増益旋钮)顺时针旋到终端位置。

3、用导线将差动放大器的正负输入端短接,再将其输出端接到数字电压表的输入端:电压量程切换开关拨至20V档,接通电源开关,旋动放大器的调零电位器RP2旋钮,使电压表指示向零趋近,然后切换到2V量程档,旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零:此后调零电位器RP2旋钮不再调节,根据实验适当调节增益电位器RP1。

4、按图1-2接线,R1、R2、R3(电阻传感器部分固定电阻)与一个的应变片构成单臂电桥形式。

调节平衡电位器RP,使数字电压表指示接近零,然后旋动测微器使电压表指示为零,此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器,每次0.4mm,上下各2mm,将位移量X和对应的输出电压值Uo记下。

传感器实验内容如下：带*实验为思考实验

实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验

实验二电阻式传感器的半桥性能实验

实验三电阻式传感器的全桥性能实验

实验四电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验

实验五电阻式传感器的振动实验*

实验六电阻式传感器的电子秤实验*

实验七变面积式电容传感器特性实验

实验八差动式电容传感器特性实验

实验九电容传感器的振动实验*

实验十电容传感器的电子秤实验*

实验十一差动变压器的特性实验

实验十二自感式差动变压器的特性实验

实验十三差动变压器的性能实验

实验十四激励频率对差动变压器特性的影响

实验十五差动变压器的振动实验*

实验十六差动变压器的电子秤实验*

实验十七光电式传感器的转速测量实验

实验十八光电式传感器的旋转方向测量实验

实验十九接近式霍尔传感器实验

实验二十霍尔传感器的转速测量实验

实验二十一霍尔传感器的振动测量实验

实验二十二涡流传感器的位移特性实验

实验二十三被测体材质对涡流传感器特性的影响实验

实验二十四涡流式传感器的振动实验

实验二十五涡流式传感器的转速测量实验

实验二十六温度传感器及温度控制实验（AD）

实验二十七K型热电偶的温度控制实验

实验二十八热电偶冷端温度补偿实验*

实验二十九E型热电偶的温度控制实验

实验三十Pt铂电阻的温度控制实验

实验三十一Cu50铜电阻的温度控制实验

实验三十二磁电式传感器的特性实验

实验三十三磁电式传感器的转速测量实验

实验三十四磁电式传感器的应用实验*

实验三十五压电加速度式传感器的特性实验

实验三十六光纤传感器的位移特性实验

实验三十七光纤传感器的振动实验

实验三十八光纤传感器的转速测量实验

实验三十九压阻式压力传感器的特性实验

实验四十压阻式压力传感器的差压测量实验*

实验四十一超声波传感器的位移特性实验

实验四十二超声波传感器的应用实验

实验四十三气敏传感器的原理实验

实验四十四湿度式传感器原理实验

实验四十五气体流量的测定*

实验四十六移相器实验

实验四十七相敏检波器实验

实验四十八低通滤波器实验

实验四十九热释电红外传感器实验

实验五十硅光电池光电特性实验

实验五十一集成温度传感器LM35温度特性实验

实验五十二集成温度传感器LM35测温实验

实验五十三PN结温度传感器测温控制实验

实验五十四正温热敏电阻温度特性实验

实验五十五负温热敏电阻温度特性实验

实验五十六光敏二极管特性实验

实验五十七光敏三极管特性实验

实验五十八光敏电阻特性实验

实验五十九光敏电阻应用实验

技术参数：

1、输入电源：ACV±5%50±1Hz

2、额定电流：≤5A

3、直流电源：±5V±15V

4、稳压系数：±1%

5、电压纹波：≤10mV

6、非线性误差：≤5%

7、测量精度：≤1%

8、功耗：VA

9、输出电流：1A

10、相对温度：-5℃～40℃

11、相对湿度：＜85%（25℃）

12、实验台规格外形尺寸：××1mm

传感器特点：

1、传感器外壳采用进口透明有机玻璃与硬聚氯制做，内部装置各种精密传感器。

2、每种传感器每个独立，传感器上印有原理图与接线口，学生做实验时快捷方便，而且老师可以带到课堂上讲课用。

3、传感器转换电路板采用模块式结构，模块上印有转换原理图与接线口。

4、本实训装置由主控台、传感器、实验模块、位移台架、数据采集卡及处理软件、实验桌六部分组成，实验桌柜存放实验模块，抽屉存放各种传感器。

5、学校选购可根据要求增减实验项目，实验项目还可以根据新产品的开发不断拓展。

主控台功能：

1、实验台提供四组直流稳压电源：±5V、±15V；±2V~±10V分五挡输出，2~24V可调，具有短路保护功能。

2、低频信号发生器：1Hz-30Hz输出连续可调，Vp-p值10V，最大输出电流0.5A。

3、音频信号发生器：0.4KHz-10KHz输出连续可调，输出电压范围：0VP~10VP连续可

调，最大输出电流：0.5A（有效值0.4KHz）。

4、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-倍的直

流放大器。

5、数字式电压表：三位半显示，量程±2V、±20V，输入阻抗KΩ，精度1%。

6、数字式频率/转速表：由四只数码管，2只发光管组成，输入阻抗KΩ，精度1%。频率测量范围1-Hz，转速测量范围1-r/min。

7、温度表：0-℃度，精度1%。

8、高精度温度控制PID调节仪，多种输入输出规格，具有人工智能调节以参数自整定功能。

9、机械式压力表：0-40Kpa，精度2%。

10、手动气压源：0-40Kpa。

三源部分：

1、加热源：16V交流电源加热，温度控制范围0~℃。

2、转动源：0-12V直流电源驱动，转速可调范围0~转/分。

3、振动源：振动频率1-30Hz（可调），共振频率13Hz左右。

数据采集卡及处理软件：

数据采集工作12位AD转换、RS、接口，分辨率由1/48，采样周期1m-ms，采样速度可选择，即可单次采样亦能连续采样。提供的处理软件有良好的计算机界面，可以进行实验项目选择与编辑、数据采集、特性曲线的分析、比较、文件存取、打印等。

概述:

检测与转换（传感器）技术实训装置是上海中人教仪厂最新推出为传感器及教学实验而开发的适应不同类别、不同层次的专业教学实验设备。可完成“传感器原理与应用”、“自动检测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“非电量电测技术”、“传感器与测控技术”等课程的教学实验。为各高等院校、中专与职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验室设备。