指導書資訊與電子工程學院
2023年1月
csy-998c系列感測器實驗台主要技術引數、效能及說明
《一》感測器安裝臺部分：
雙平行振動梁的自由端及振動圓盤下面各裝有磁鋼，通過各自測微頭或激振線圈接入低頻激振器vo可做靜態或動態測量。
應變梁：應變梁採用不鏽鋼片，雙梁結構端部有較好的線性位移。
感測器：
1、應變式感測器
箔式應變片阻值：350ω，應變係數：2。
2、熱電偶（熱電式）
直流電阻：10ω左右，由兩個銅一康銅熱電偶串接而成，分度號為t冷端溫度為環境溫度。
3、差動變壓器
量程：≥5mm，直流電阻：5ω-10ω由乙個初級、二個次級線圈繞制而成的透明空心線圈，鐵芯為軟磁鐵氧體。
4、電渦流位移感測器
量程：3mm，直流電阻：1ω-2ω，多股漆包線繞制的扁平線圈與金屬渦流片組成。
5、霍爾式感測器
日本jvc公司生產的線性半導體霍爾片，它置於環形磁鋼構成的梯度磁場中。量程：±1mm。
6、磁電式感測器
直流電阻：30ω-40ω，由線圈和動鐵（永久磁鋼）組成，靈敏度：0.5v/m/s。
7、壓電加速度感測器
pzt-5雙壓電晶元和銅質量塊構成。 諧振頻率：＞-10khz。
8、電容式感測器
量程：＋5mm，由兩組定片和一組動片組成的差動變面積式電容感測器。
9、壓阻式壓力感測器
量程：15kpa，供電：≤4v，美國摩托羅拉公司生產的mpx型壓阻式壓力感測器，具有溫度自補償功能。
10、光纖感測器
由多模光纖、發射、接收電路組成的導光型感測器，線性範圍1mm。紅外線發射、接收，2×60股丫形、半圓分布。
11、pn結溫度感測器
利用半導體p-n結良好的線性溫度電壓特性製成的測溫感測器。靈敏度：-2mv/℃
12、熱敏電阻
由半導體熱敏電阻ntc:溫度係數為負，25℃時為10kω。
13、氣敏感測器
mq3：酒精：測量範圍：
14、溼敏電阻
高分子薄膜電阻型：rh：幾兆ω-幾kω，響應時間：
吸濕、脫溼小於10秒。濕度係數：0.
5rh%/℃，測量範圍：10%-95%，工作溫度：0℃-50℃。
15、光電感測器
由光耦·達林頓輸出及整形電路組成。n≤2400r/min
16、光敏電阻：
光敏電阻特性實驗，額定功率20mm，暗電阻≥0.1mω
17、光敏二極體：
光敏二極體特性實驗峰值波長8000—9000a°
18、光敏三極體：
光敏三極體特性實驗峰值波長8000—9000a°
19、矽光電池：
矽光電池特性實驗峰值波長0.8-0.9μm,開路電壓450-600mv
《二》訊號及變換：
1、電橋：
用於組成應變電橋，提供組橋插座，標準電阻和交、直流調平衡網路。
2、差動放大器：
通頻帶0～10khz，可接成同相、反相、差動結構、增益為1-100倍的直流放大器。
3、電容變換器：
由高頻振盪，放大和雙t電橋組成的處理電路。
4、電壓放大器：
增益約為5倍，同相輸入，通頻帶0～10khz。
5、 移相器：
允許最大輸入電壓10vp-p，移相範圍≥±20°(50khz時)
6、相敏檢波器：
可檢波電壓頻率0-10khz，允許最大輸入電壓10vp-p極性反轉整形電路與電子開關構成的檢波電器。
7、電荷放大器：
電容反饋型放大器，用於放大壓電感測器的輸出訊號。
8、低通濾波器：
由50hz陷波器和rc濾波器組成，轉折頻率35hz左右。
9、渦流變換器：
輸出電壓≥|8|v(探頭離開被測物)，變頻式調幅變換電路，感測器線圈是振盪電路中的電感元件
10、光電變換座：
由紅外發射、接收組成。
《三》二套顯示儀表
1、數字式電壓/頻率表：
3位半顯示，電壓範圍0-2v、0-20v，頻率範圍3hz-2khz、10hz-20khz，靈敏度≥50mv。
2、指標式毫伏表：
85c1表，分500mv、50mv、5mv三檔，精度2.5%。
《四》二種振盪器
音訊振盪器:1khz-10khz輸出連續可調，vp-p值20v，180°、0°反相輸出，lv端最大功率輸出電流0.5a。
低頻振盪器：1-30hz輸出連續可調，vp-p值20v，最大輸出電流0.5a，vi端可提供用做電流放大器。
《五》二套懸臂梁、測微頭
雙平行式套懸臂梁二副(其中一副為應變梁，另一副裝在內部與振動圓盤相連)，樑端裝有永久磁鋼、激振線圈和可拆卸式螺旋測微頭，可進行壓力位移與振動實驗。
《六》電加熱器二組
電熱絲組成，加熱時可獲得高於環境溫度30℃左右的公升溫。
《七》測速電機一組
由可調的低雜訊高速軸流風扇組成，與光電、光纖、渦流感測器配合進行測速實驗。
《八》二組穩壓電穩
直流±15v，主要提供溫度實驗時的加熱電流，最大激勵1.5a。
±2v-±10v分五檔輸出，最大輸出電流1.5a。提供直流激勵源。
《九》計算機聯接與處理(選配)
分析軟體效能穩定、動、靜態取樣直觀且效果好；軟體增強了分析處理功能（新增最小二乘法和端基法分析）。測試的頻率範圍寬（0～10khz）。取樣速度可以控制，既可單點取樣亦能連續取樣。
標準rs－232介面，與計算機序列工作。提供的處理軟體有良好的計算機顯示
介面，可以進行實驗專案選擇，資料採集，特性曲線的分析、比較、檔案訪問、列印等。資料採集卡進一步擴大eprom（已達8k），能使波形完整地顯示，採用效能穩定、轉換速率快的a/d轉換晶元（ad1674）。
《十》資料與附件
實驗指南、實驗附件（實驗疊插線、多種渦流片，稱重砝碼、訊號線、差壓計、採集卡擴軟體）
實驗一金屬箔式應變片效能—單臂電橋
實驗目的：了解金屬箔式應變片的單臂電橋的工作原理和工作情況。
所需單元及部件：直流穩壓電源、電橋、差動放大器、雙平行梁、測微頭、一片應變片、f/v表、主、副電源。
旋鈕初始位置：直流穩壓電源打到±2v檔，f/v表打到2v檔，調差動放大器增益為最大（旋鈕順時針到底）。
實驗步驟：
（1） 了解所需單元、部件在實驗儀上的所在位置，觀察梁上的應變片，應變
片為棕色襯底箔式結構小方薄片。上、下二片梁的外表面各貼二片受力應變片和一片補償應變片，測微頭在雙平行梁前面的支座上，可以上、下、前、後、左、右調節。
（2） 將差動放大器調零：用連線將差動放
大器的正（+）、負（-）、地短接。將差動
放大器的輸出端與f/v表的輸入插口vi相連；
開啟主、副電源；調節差動放大器的增益為
最大，然後調整差動放大器的調零旋鈕使f/v
表顯示為零，關閉主、副電源。
（3） 根據下圖接線。r1、r2、r3為電橋單
元的固定電阻，rx=r4為應變片。將穩壓電
源的切換開關置±4v檔，f/v表置20v檔。
調節測微頭脫離雙平行梁，開啟主、副電源，
調節電橋平衡網路中的電位器w1，使f/v表
的顯示為零，然後將f/v表置2v檔，再調電
橋的w1（慢慢地調），使f/v表顯示為零。
（4） 將測微頭轉動到10mm刻度附近，安裝到雙平行梁的自由端（與自由端
磁鋼吸合），調節測微頭支柱的高度（梁的自由端跟隨變化）使f/v表顯示最小，再旋轉測微頭，使f/v表顯示為零（細調零），這時的測微頭刻度為零位的相應刻度。
（5） 往下或往上旋轉測微頭，使梁的自由端產生位移，記下f/v表顯示的
值。建議每轉動測微頭一周，即，記乙個數值填入下表：
（6） 據所得結果計算靈敏度（式中為梁的自由端位移變化，
為相應f/v表顯示的電壓變化）。
（7） 實驗完畢，關閉主、副電源，所有旋鈕轉到初始位值。
注意事項：
（1）電橋上端虛線所示的四個電阻實際上並不存在，僅作為一標記，讓學生組
橋容易。
（2）做此實驗時應將低頻振盪器的幅度關至最小，以減小其對直流電橋的影
響。問題：
（1） 本實驗電路對直流穩壓電源和對放大器有何要求？
實驗二金屬箔式應變片：單臂、半橋、全橋比較
實驗目的：驗證單臂、半橋、全橋的效能及相互之間的關係
所需單元及部件：直流穩壓電源、電橋、差動放大器、雙平行梁、測微頭、應變片、f/v表、主、副電源。
旋鈕初始位置：直流穩壓電源打到±2v檔，f/v表打到2v檔，調差動放大器增益為最大（旋鈕順時針到底）。
實驗步驟：
（1） 按實驗一方法將差動放大器調零後，關閉主、副電源。
（2） 按實驗一的圖接線，圖中為工作片，及為電橋平衡網路。
（3） 調整測微頭使雙平行梁處於水平位置（目測），將直流穩壓電源打到
檔。選擇適當的放大增益，然後調整電橋平衡電位器，使表頭顯示零（需預熱幾分鐘表頭才能穩定下來）。
（4） 旋轉測微頭，使梁移動，每隔讀一數，將測得數值填入下表，然
後關閉主、副電源。
（5） 保持放大器增益不變，將固定電阻換為與工作狀態相反的另一應變
片即取二片受力方向不同的應變片，形成半橋，調節測微頭使樑到水平位置（目測），調節電橋使f/v表顯示為零，重複（4）過程同樣測得讀數，填入下表，然後關閉主、副電源。
（6） 保持放大器增益不變，將、兩個固定電阻換成另兩片受力相反的應
變片，組橋時只要掌握對臂應變片的受力方向相同，鄰臂應變片的受力方向相反即可，接成乙個直流電橋。調節測微頭使樑到水平位置（目測），調節電橋使f/v表顯示為零，重複（4）過程同樣測得讀數，填入下表，然後關閉主、副電源。
（7） 在同一座標紙上描出x-v曲線，比較三種接法的靈敏度。
注意事項：
（1） 在更換應變片時應將電源關閉。
（2） 在實驗過程中如發現電壓表發生過載，應將電壓量程擴大。
（3） 在本實驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統不能正常工作。
（4） 直流穩壓電源不能打的過大，以免損壞應變片或造成嚴重自熱效
應。（5） 接全橋時請注意區別各**的工作狀態方向。
實驗三移相器實驗
實驗目的：了解運算放大器構成的移相電路的原理及工作情況。
所需單元及部件：移相器、音訊振盪器、雙蹤示波器、主、副電源。
實驗步驟：
（1） 了解移相器在實驗儀所在位置及電路原理。
（2） 將音訊振盪器訊號引入移相器的輸入端（音訊訊號從、插口輸出
均可），開啟主、副電源。
（3） 將示波器的兩根線分別接到移相器輸入和輸出端，調整示波器，觀察示
波器的波形。
（4） 旋動移相器上的電位器，觀察兩個波形間相位的變化。
（5） 改變音訊振盪器的頻率，觀察不同頻率的最大移相範圍。
實驗四相敏檢波器實驗
實驗目的：了解相敏檢波器的原理和工作情況。
所需單元及部件：相敏檢波器、音訊振盪器、移相器、雙蹤示波器、直流穩壓電源、低通濾波器、f/v表、主、副電源。
有關旋鈕初始位置：f/v表置20k檔，音訊振盪器頻率為4khz（0.4khz-10khz連續可調）,幅度置最小（逆時針到底），直流穩壓電源輸出置於檔，主、副電源關閉。
實驗步驟：
（1） 了解相敏檢波器和低通濾波器在實驗面板上的符號。
（2） 根據如下所示的電路接線，將音訊振盪器的訊號輸出至相敏檢波器的
輸入端①，把直流穩壓電源+2v輸出至相敏檢波器的參考輸入端⑤，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③組成乙個測量線路。
（3） 調整好示波器，開啟主、副電源，調整音訊振盪器的幅度旋鈕，示波器
輸出電壓為峰峰值4v。觀察輸入和輸出波的相位和幅值關係。
（4） 改變參考電壓的極性（除去直流穩壓電源+2v輸出端與相敏檢波器參考
輸入端⑤的連線，把直流穩壓電源-2v輸出端接至相敏檢波器參考輸入端⑤），觀察輸入和輸出波的相位和幅值關係。由此可得出結論，當參考電壓為正時，輸入和輸出相；當參考電壓為負時，輸入和輸出相，此電路的放大倍數為倍。
（5） 關閉主、副電源，根據下圖電路重新接線，將音訊振盪器的訊號從輸
出端輸出至相敏檢波器的輸入端①，將從輸出端輸出至相敏檢波器的輸入端②，把示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③，將相敏檢波器輸出端③同時與低通濾波器的輸入端連線起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連線起來，組成乙個測量線路。（此時，f/v表置於v表20v檔）
（6） 開啟主、副電源，調整音訊振盪器的輸出幅度，同時紀錄電壓表的讀
數，填入下表。
單位：v
（7） 關閉主、副電源，根據下圖電路重新接線，將音訊振盪器的訊號從輸
出端輸出至相敏檢波器的輸入端①，將從輸出端輸出接至移相器的輸入端，將移相器的輸出端接至相敏檢波器的參考輸入端②，把示波器的兩根輸入線分別至相敏檢波器的輸入端①和輸出端③，將相敏檢波器輸出端③同時與低通濾波器的輸入端連線起來，將低通濾波器的輸出端與直流電壓表連線起來，組成乙個測量線路。
（8） 開啟主、副電源，旋動移相器上的移相電位器，觀察示波器的顯示波形
及電壓表的讀數，使得輸出最大。
（9） 調整音訊振盪器的輸出幅度，同時紀錄電壓表的讀數，填入下表。
單位：v
思考：（1） 根據實驗結果，可以知道相敏檢波器的作用是什麼？移相器在實驗線路
中的作用是什麼？（即參考端輸入波形相位的作用）
（2） 在完成第五步驟後，將示波器的兩根輸入線分別接至相敏檢波器的輸入
端①和附加觀察端⑥和⑦，觀察波形來回答相敏檢波器中的整形電路是將什麼波轉換成什麼波，相位如何？起什麼作用？
（3） 當相敏檢波器的輸入與開關訊號同相時，輸出的是什麼極性的什麼波？
電壓表的讀數是什麼極性的最大值。
實驗五金屬箔式應變片交流全橋
實驗目的：了解交流供電的四臂應變電橋的原理和工作情況。
所需單元及部件：音訊振盪器、電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、f/v表、雙平行梁、測微頭、應變片、主、副電源、雙蹤示波器。
感測器技術實驗指導書
感測技術基礎 實驗指導書 淮陰工學院 計算機工程學院 2010 9 17 目錄實驗一應變片式感測器特性實驗 3 實驗二電容式感測器的位移實驗 13 實驗三差動變壓器的效能實驗 20 實驗四電渦流感測器位移特性實驗 27 實驗五壓電式感測器測振動實驗 32 實驗六線性霍爾式感測器位移特性實驗 36 實...
感測器技術實驗指導書
一 實驗目的 1 了解電容式感測器結構及其特點 2 了解霍爾式感測器原理與應用 3 了解電渦流感測器的工作原理和效能 4 了解光纖位移感測器的工作原理和效能。二 基本原理 利用平板電容c a d和其它結構的關係式通過相應的結構和測量電路可以選擇 a d中三個引數中，保持二個引數不變，而只改變其中乙個...
感測器技術 實驗指導書
實驗指導書 莊肖波編寫 適用專業 測控技術與儀器 江蘇科技大學電子資訊學院 2009年9月 前言 感測器技術 課程，在高等理工科院校測控技術與儀器類各專業的教學計畫中，是一門重要的專業基礎課，而 感測器技術實驗 課程是完成本課程教學的重要環節。其主要任務是通過實驗鞏固和消化課堂所講授理論內容的理解，...