传感器与自动检测技术实验指导书

传感器与自动检测技术实验

指导书

张毅李学勤编著

重庆邮电学院自动化学院

2004 年9 月

目录

C SY- 2 0 00型传感器系统实验仪介绍 (1)

实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3)

实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6)

实验三差动式电容传感器实验 (9)

实验四热敏电阻测温实验................................................ .1 2实验五差动变压器性能测试 .............................................. .14实验六霍尔传感器的特性研究. (17)

实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍

本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁

电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。

为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。

在仪器使用过程中有以下注意事项：

1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。____

2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。

3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并禁止将

这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。

4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振频率附

近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。

5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。

6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤去。

7、本仪器如作为稳压电源使用时，土15V和0~± 10V两组电源的输出电流之和不

能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。

8、音频振荡器接小于100 Q的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个电压

输出插口输出。

9、本仪器应与电网地线可靠连接，不能只用两根线供电，否则将会有严重的干扰，对人身

也不安全。

实验台简介：

双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器可做静态或动态测量。

变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。

〈一〉、传感器

1、金属应变式传感器铂式应变电阻值：350QX4温度补偿片>2。

2、热电偶（热电式）传感器

直流电阻：10Q左右，由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为T,冷端温度为环境温度。

3、差动变压器

量程：>5mm直流电阻：5Q- 10Q由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯

为软磁铁氧体，暗电阻>0.1m Q o

4、电涡流位移传感器：

量程：3mm，直流电阻:1 Q- 2Q,多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。

5、霍尔式传感器

日本JVC 公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中,量程: ±3mm 。

6、磁电式传感器

直流电阻：30Q- 40Q，由线圈和铁芯组成，灵敏度：0.5v/m/s。

7、压电加速度传感器

PZT-5 双压电晶片和铜质量块构成。谐振频率：>-35KHz 。

8、电容式传感器

量程：±5mm，由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容传感器。

9、压阻式压力传感器

量程：15Kpa，供电：W4V, MPS压阻式压力传感器。

10 、光纤传感器

光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围：±mm，红外线发射、接收，2X60股丫形、半圆分布。

11、PN 结温度传感器

利用半导体PN结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，灵敏度：-2mV/ Co

12、热敏电阻

半导体热敏电阻NTC :温度系统为负，25C时为10K Qo

13、气敏传感器

TP-3 :酒精测量范围：50—2000ppm。

14、湿敏电阻

高分子薄膜电阻型：RH:几MQ—几K Q ,响应时间：吸湿、脱湿小于10秒。湿度系数：0.5 RH%厂C, 测量范围：10%R11--95%RH，工作温度：0C --50 C。

15 、光电传感器

由光耦、达林顿输出及整形电路组成，n w2400r/min。

〈二〉、信号及变换：

电桥：用于组成应变电桥，提供组桥插座，标准电阻和交，直流调平衡网络。差动放大器：

通频带0-10kHz，可接成同相，反相，差动输入结构，增益为1-100倍的直流放大器。

电容变换器：由高频振荡，放大和双T电桥组成的处理电路。

电压放大器：增益约为5 倍，同相输入，通频带0-10KHz 移相器：

允许最大输入电压10Vp-p，移相范围＞± 20（ 50kHz时）

相敏检波器：

可检波电压频率0-10kHz，允许最大输入电压10Vp-p，极性翻转整形电路与电子开关构成的检

波电路。

电荷放大器：电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。

低通滤波器：

由50Hz 陷波器和RC 滤波器组成，转折频率35Hz o

涡流变换器：

输出电压＞1 8 I V （探头离开被测物）。变频式调幅变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件。

光电变换座：由红外发射、接收管组成。

〈三〉、二套显示仪表

数字式电压/频率表：