檢測與轉換技術
實驗指導書
目錄 第一章 csy2001b感測器試驗台說明書
第二章實驗指導
一、 應變式電阻感測器：單臂、半橋、全橋比較
二、 差動面積式電容感測器的靜態及動態特性
三、 psd光電位置感測器
四、 溫度感測器設計
第一章 csy2001b感測器實驗台說明書
csy2001b感測器系統綜合實驗台為完全模組式結構，分主機、實驗模組和實驗桌三部分。根據使用者不同的需求分為基本型和增強性兩種配置。主機由實驗工作平台，感測器綜合系統、高穩定交、直流訊號源，溫控電加熱源，旋轉源、位移機構、振動機構、儀表顯示、電動氣壓源、資料採集處理和通訊系統（rs232介面）、實驗軟體等組成。
全套13個實驗模組中均包含一種或一類感測器及實驗所需的電路和執行機構（位移裝置均由進口精密導軌組成，以確保純直線性位移），實驗時模組可按實驗要求靈活組合，儀器效能穩定可靠，方便實用。
感測器包括：（基本型含24種感測器，序號1.1-1.24。增強型含31種感測器，序號1.1-1.31）
1.1 金屬箔式應變感測器（箔式應變片工作片4片；溫度補償片2片,應變係數：2.06，精度2%）
1.2 稱重感測器（標準商用雙孔懸臂梁結構，量程0~500g，精度2%）
1.3 mpx擴散矽壓阻式壓力感測器（差壓式，量程0~50kp，精度3%）
1.4 半導體應變感測器（by350，工作片2片，應變係數120）
1.5 標準k分度熱電偶，（量程0~800℃，精度3%）
1.6 標準e分度熱電偶，（量程0~800℃，精度3%）
1.7 mf型半導體熱敏感測器（負溫度係數，25℃時電阻值10k）
1.8 pt100鉑熱電阻（量程0~800℃，精度5%）
1.9 半導體溫敏二極體（精度5%）
1.10 整合溫度感測器（電流型，精度2%）
1.11 光敏電阻感測器（cds器件，光電阻≥2mω.
1.12 光電轉速感測器（近紅外發射-接收量程0~2400轉/分）
1.13 光纖位移感測器（多模光強型，量程≥2mm,在其線性工作範圍內精度5%）
1.14 熱釋電紅外感測器（光譜響應7~15μm，光頻響應0.5~10hz）。
1.15 半導體霍爾感測器(由線性霍爾元件與梯度磁場組成。工作範圍：位移±2mm，精度5%)
1.16 磁電式感測器（動鐵與線圈）
1.17 溼敏電阻感測器（高分子材料，工作範圍5~95%rh，）
1.18 溼敏電容感測器（高分子材料，工作範圍5~95%rh）
1.19 mq3氣敏感測器（酒精氣敏感，實驗演示用）
1.20 電感式感測器（差動變壓器，量程±5mm,精度5%）
1.21 壓電加速度感測器（pzt壓電陶瓷與質量塊。工作範圍5~30hz ）
1.22 電渦流感測器（線性工作範圍1mm,精度3%）
1.23 電容感測器（同軸式差動變面積電容，工作範圍±3mm,精度2%）
1.24 力平衡感測器（綜合感測器系統）
1．25 光電池感測器
1．26 光敏二極體感測器
1．27 光敏三極體感測器
1.28 psd光電位置感測器（psd器件與雷射器元件，採用工業上的三角測量法，量程25mm，精度0.1%）
1.29 雷射光柵感測器（光柵衍射及光柵莫爾條紋，莫爾條紋精密位移記數精度0.01mm）
1.30 ccd圖象感測器（光敏面尺寸：1/3英吋。採用計算機軟體與ccd感測器配合，進行高精度物徑及高精度光柵莫爾條紋位移自動測試。）
1.31 超聲波測距感測器（量程範圍30~600mm，精度10mm）
主機配置：
2.1 直流穩壓電源：（感測器工作直流激勵源與實驗模組工作電源）
±2v~±10v分五檔輸出，最大輸出電流1.5a
±15v（±12v） 、最大輸出電流1.5a；雷射器電源。
2.2 音訊訊號源：（感測器工作交流激勵源）
0.4khz-10khz輸出連續可調，最大vp-p值20v。
00、1800埠反相輸出
00、lv埠功率輸出，最大輸出電流1.5a
1800埠電壓輸出，最大輸出功率300mw
2.3 低頻訊號源：（供主機位移平台與雙平行懸臂梁振動激勵，實現感測器動態測試）
1hz~30hz輸出，連續可調，最大輸出電流1.5a，最大vp-p值20v，激振i（雙平行懸臂梁）、激振ii（圓形位移平台）的振動源。
轉換鈕子開關的作用：（請特別注意）當倒向v0側時，低頻訊號源正常使用，v0端輸出低頻訊號，倒向vi側時，斷開低頻訊號電路，v0 端無低頻訊號輸出，停止激振ⅰ、ⅱ的激勵。vi作為電流放大器的訊號輸入端，輸出端仍為v0端。
激振不工作時激振選擇開關應位於置中位置。
2.4 溫控電加熱源：（溫度感測器加熱源）
由e分度熱電偶控溫的300w電加熱爐，最高控制爐溫400℃，實驗控溫≤200℃。交流220v插口提供電爐加熱電源，作為溫度感測器熱源、及熱電偶測溫、標定和感測器溫度效應的溫度源等。
2.5 旋轉源：（光電、電渦流感測器測轉速之用）
低雜訊旋轉電機，轉速0-2400轉/分，連續可調。（特別注意：電機不工作時鈕子開關應置於「關」，否則直流穩壓電源負電源會無輸出）。
2.6 氣壓源：（提供壓力感測器氣壓源）
電動氣幫浦：氣壓輸出應≤40kp，連續可調,使用時請注意控制氣壓。
手動加壓氣囊：可加壓至滿量程40kp，通過減壓閥調節氣壓值。
儀表顯示部分：
3.1 電壓/頻率表：
3 1/2位數字表、電壓顯示分0~2v、0~20v兩檔；
頻率顯示分0~2khz、0~20khz兩檔，靈敏度≤50mv。
3.2 數字式溫度表：（e分度）
溫度顯示：0-800℃（用其他熱電偶測溫時應查對相應的熱電偶分度表）。
3.3 氣壓表：
0-40kp（0-300mmhg）顯示。
計算機通訊與資料採集：
4.1 通訊介面：標準rs232口，提供實驗台與計算機通訊介面。
4.2 資料採集卡：12位a/d轉換，採集卡訊號輸入端為電壓/頻率表的「通道ⅰ」和「通道ⅱ」端，採集卡頻率輸入端為「轉速訊號入」口。
實驗模組包含：
（基本型含9個模組，序號5.1-5.9，增強型含13個模組，序號5.1-5.13，每個模組包含一種或一類感測器，使用方便）
5.1 實驗公共電路模組：提供所有實驗中所需的電橋、差動放大器、低通濾波器、電荷放大器、移項器、相敏檢波器等公用電路。
5.2 應變式感測器實驗模組（包含電阻應變及壓力感測器）：金屬箔式標準商用稱重感測器（帶加熱及溫度補償）、懸臂梁結構金屬箔式、半導體應變、mpx擴散矽壓阻式感測器、放大電路。
5.3 電感式感測器實驗模組：差動變壓器、螺管式感測器、高精度位移導軌、放大電路。
5.4 電容式感測器實驗模組：同軸式差動電容組成的雙t電橋檢測電路，精密位移導軌。
5.5 光電感測器實驗模組：光纖位移感測器與光電耦合器、光敏電阻及訊號變換電路，精密位移導軌、電機旋轉裝置。
5.6 霍爾感測器實驗模組：霍爾感測器、梯度磁場、變換電路及高精度位移導軌。
5.7 溫度感測器實驗模組：提供7種溫度感測器及變換電路，可控電加熱爐。
5.8 電渦流感測器實驗模組：電渦流探頭、變換電路及精密位移導軌。
5.9 溼敏氣敏感測器實驗模組：高分子溼敏電阻、溼敏電容、mq3氣敏感測器及變換電路。
5.10 psd光電位置感測器實驗模組：psd器件及雷射器元件、精密位移導軌，高倍放大器。（增強型單元）
5.11 ccd 圖象感測器及光柵測試實驗模組：ccd感測器、光柵莫爾條紋位移感測器及計機測試軟體、精密位移導軌。（增強型單元）
5.12 超聲波感測器測距實驗模組：超聲波發射-接收探頭、位移裝置及時間-距離變換顯示電路，直接顯示探測距離（cm）及時間（μs）（增強型單元）
5．13光電器件實驗模組：光電器件模板、微安表，實驗選配單元。
主機工作台上裝置的感測器有:
磁電式、壓電加速度、半導體應變（2片）、金屬箔式應變（工作片4片，溫度補償片2片）、衍射光柵（增強型）。
雙平行懸臂梁旁的支柱安裝有螺旋測微儀，可帶動懸臂梁上下位移。
圓形位移（振動）平台旁的支架可安裝電感、電容、霍爾、光纖、電渦流等感測器探頭，在平台振動時進行動態實驗。
實驗台主機與實驗模組的連線線採用了高可靠性的防脫落插座及插頭。實驗連線線均用燈籠狀的插頭及配套的插座，接觸可靠，防旋防鬆脫，並可在使用日久斷線後重新修復（特別注意：在本型儀器上請勿同時使用舊型號的可鎖緊連線線，以免損壞新型連線線及造成插座鬆動）。
實驗操作須知：
1. 使用本儀器前，請先熟悉儀器的基本狀況，對各感測器激勵訊號的大小、訊號源、顯示儀表、位移及振動機構的工作範圍做到心中有數。主機面板上的鈕子開關都應選擇好正確的倒向。
2. 了解測試系統的基本組成：合適的訊號激勵源→感測器→處理電路（感測器狀態調節機構）→儀表顯示（資料採集或圖象顯示）
3. 實驗操作時，在用實驗連線線接好各系統並確認無誤後方可開啟電源，各訊號源之間嚴禁用連線線短路，主機與實驗模組的直流電源連線線插頭與插座連線時尤要注意標誌端對準後插入，如開機後發現訊號燈、數字表有異常狀況，應立即關機，查清原因後再進行實驗。
4. 實驗連線線插頭為燈籠狀簧片結構，插入插孔即能保證接觸良好，不須旋轉，使用時應避免搖晃。為延長使用壽命，操作時請捏住插頭連線疊插。
5. 實驗指導中的「注意事項」不可忽略。感測器的激勵訊號不准隨意加大，否則可能會造成感測器永久性的損壞。
6. 本實驗儀為教學實驗用儀器，而非測量用儀器，各感測器在其工作範圍內有一定的線性和精度，但不能保證在整個訊號變化範圍都是呈線性變化。限於實驗條件，有些實驗只能做為定性演示（如濕敏、氣敏感測器），能完成實驗指導書中的實驗內容，則整台儀器正常。
7. 本儀器的工作環境溫度≤40℃，需防塵。
第二章實驗指導
實驗一應變式電阻感測器：單臂、半橋、全橋比較
一、實驗目的：
1、觀察了解箔式應變片的結構及貼上方式。
2、測試應變梁變形的應變輸出。
3、了解箔式應變片在位移測量方面的應用。
檢測與轉換技術實驗指導書 概要
目錄2000系列基本實驗舉例 實驗一應變片單臂電橋效能實驗11 實驗二應變片半橋效能實驗17 實驗三應變片全橋效能實驗18 實驗四應變片單臂 半橋 全橋效能比較實驗 20 實驗五應變片直流全橋的應用 電子秤實驗21 實驗六應變片溫度影響實驗22 實驗七移相器 相敏檢波器實驗23 實驗八應變片交流全橋...
檢測與轉換技術試卷 A
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課程編號 062031 課程性質 專業必修 總學時 48學時其中講授48學時實驗 0學時習題 0學時 總學分 4 開課學期 5 適用專業 應用電子技術 專 先修課程 數位電路基礎 模擬電子技術後續課程 大綱執筆人 趙年順參加人 大綱審核人 編寫時間 2010 1 20 一 考核大綱編寫說明 1 本課...