发布时间 : 星期一 文章传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书 - 图文更新完毕开始阅读6b652d79e87101f69e31959a
第一章 CSY系列传感器系统实验仪的使用说明
CSY系列传感器系统实验仪式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、信号激励源、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。通过实验指导书所提供的数十种实验举例，能完成包含光、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直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发出新的实验内容。
实验仪主要有实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
图1-1 CSY系列传感器系统实验仪
一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边一幅平行式悬臂梁，梁上装有应变式、热敏式、P-N结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。
应变式：平行梁上梁的上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130。
热电式（热电偶）：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。分度表见实验指导书。
热敏式：上梁表面装有玻璃柱状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时
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阻值为8～10K。
P-N结温度式：根据半导体P-N结温度特性所制成的具有良好线性范围的温度传感器，敏感面为顶端。
压电加速度式：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。
实验工作台右边是由装于机内的另一幅平行梁带动的圆盘式工作台。圆盘周围一圈安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式五种传感器。
电感式（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，圆柱形铁氧体芯置于线圈中间，测量范围>10mm。
电容式：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?3mm。
磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。
霍尔式：半导体霍尔式置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围?3mm，直流激励电压?2V，交流激励信号?VP-P5V。
电涡流式：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>1mm。
光电式传感器装于电机侧旁。
扩散硅压力传感器与湿敏，气敏传感器可根据用户需要选装。
两幅平行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，左边平行式悬臂梁由―激振II‖带动。
为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，工作时能获得高于环境温度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在左、右两边的支架上。 二、信号及显示部分：位于仪器上部面板。
低频振荡器：1～30Hz输出连续可调，VP-P值20V，最大输出电流0.5A，Vi端插口可提供用作电流放大器。Vi端3.5mm耳机插座静合接点的正常接触是保证低频输出的条件，无低频信号输出，则可能是静合接点分开，如遇此情况可打开面板，调节Vi插口静合接点接触良好。
音频振荡器：0.4KHz～10KHz输出连续可调，VP-P值20V，180o、0o为反相输出，Lv端最大功率输出0.5A。
直流稳压电源：±15V，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1A。±2V～±10V，档距2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1A。
3数字式电压/频率表：
1位显示，分2V、20V、2KHz、20KHz四档，灵敏度?50mV，2频率显示5KHz～20KHz。
指针式直流毫伏表：测量范围500mV、50mV、5mV三档，精度2.5%。
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三、处理电路：位于仪器下部面板 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。R1、R2、R3为350Ω标准电阻，WD为直流调节电位器，WA为交流调节电位器。WD电位器中心插头串接口的防短路电阻，WA电位器中心抽头串接的为隔直电容。
差动放大器：增益可调比例直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1-100倍。
光电变换器：提供红外发射、接收、稳幅、交换，输出模拟信号电压与频率交换信号。四芯航空插座上装有光电转换装置和两根多模光纤（一根接收，一根反射）组成的光强行光纤传感器。
电容变换器：由高频振荡器、放大和双T电桥组成。 移相器：允许输入电压20VP-P，移相范围±40o（随频率有所变化）。
相敏检波器：极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5VP-P，允许最大输入电压20 VP-P。
电荷放大器：电容反馈式放大器，用于放大压电加速度传感器输出的电荷信号。 电压放大器：增益5倍的高阻放大器。（仅CSY型实验仪配置） 涡流变换器：变频式调幅变换电路，传感器线圈是三点式振荡电路中的一个元件。 温度变换器：根据输入端热敏电阻值及P-N结温度传感器信号变化输出电压信号相应的变换电路。
低通滤波器：由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。 本实验台各种传感器的主要技术指标： 1、 差动变压器量程：≥5mm
2、 电涡流位移传感器量程：≥1mm 3、 霍尔式传感器量程：≥1mm 4、 电容式传感器量程：≥2mm 5、 热电偶：铜－康铜
6、 热敏电阻 温度系数：负 25℃阻值：10K 7、 光纤传感器：半圆分布、LED发光管
8、 压阻式压力传感器量程：10Kpa（差压） 供电：≤6V 9、 压电加速度计： 安装共振频率：≥10KHz 10、应变式传感器：箔式应变片阻值：350欧 11、PN结温度传感器：灵敏度约－2.1mV/℃ 12、差动放大器：放大倍数1～100倍可调
使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常。仪器下部面板左下角处的开光控制处理电路的±15V工作电源，进行实验时请勿关掉，为保证
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仪器正常工作，严禁±15V电源间的相互短路，建议平时将此两插口封住。
指针式毫伏表工作前须对地短路调零，去掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不影响测试。
请用户注意，本仪器是实验性仪器，各电路完成的实验主要目的是对各传感器测试电路作定性的验证，而非工程应用型的传感器定量测试。
各电路和传感器性能建议通过以下实验检查是否正常：
1. 应变片及差动放大器，进行单臂、半桥和全桥实验，各应变片是否正常可用万用表电阻档在应变片两端测量。各接线图两个节点间即为一实验接插线，接插线可多根叠插，为保证接触良好插入插空后请将插头稍许旋转。
2. 半导体应变片，进行半导体应变片直流半桥实验。
3. 热电偶，接入差动放大器，打开―加热‖开关，观察随温度升高热电势的变化。 4. 热敏式，进行―热敏传感器‖，电热器加热升温，观察随温度升高―V0‖端读出电压变化情况，注意热敏电阻是负温度系数。
5. P-N结温度式，进行P-N结温度传感器测温实验，注意电压表2V档显示值为绝对温度T。
6. 进行―移相器实验‖用双踪示波器观察两通道波形。
7. 进行―相敏检波器实验‖，相敏检波端口序数规律为从左至右，从上至下，其中4端为参考电压输入端。
8. 进行―电容式传感器特性‖实验，当振动原盘带动动片上下移动时，电容变换器V0端电压正负过零变化。
9. 进行―光纤传感器----位移测量‖，光线探头可安装在原电涡流线圈的横支架上固定，端面垂直于镀铬反射片，旋动测微仪带动反射片位置变化，从―V0‖端读出电压变化值。光电变换器―F0‖端输出频率变化方波信号。测频率变化时可参照―光纤传感器----转速测试‖步骤进行。
10. 进行光电式传感器测速实验，端V0输出的是频率信号。
11. 将低频振荡器输出信号送入低通滤波器输入端、输出端用示波器观察，注意根据低通输出幅值调节输入信号大小。
12. 进行―差动变压器性能‖实验，检查电感式传感器性能，实验前要找出次级线圈同名端，次级所接示波器为悬浮工作状态。
13. 进行―霍尔式传感器直流激励特性‖实验，直流激励信号绝对不能大于2V，否则一定会造成霍尔元件损坏。
14. 进行―磁电式传感器‖实验，磁电传感器两端接差动放大器输入端，用示波器观察输出波形。
15. 进行―压电加速度传感器‖实验，此实验与上述第2项内容均为无定量要求。 16. 进行―电涡流传感器的静态标定‖实验，接线参照图，其中示波器观察波形端口应在涡流变换器的左上方，即接电涡流线圈处，右上端端口为输出经整流后的直流电压。
17. 进行―扩散轨压力传感器‖实验，注意MPX压力传感器为差压输出，故输出信
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