【正文】 轉(zhuǎn)速兩用 儀表（控制精度 177。8V177。4V177。15V、＋ 5V、 177。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)完成后根據(jù)原始記錄進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，力求完成實(shí)驗(yàn)后對(duì)所有的傳感器能有全面的認(rèn)識(shí)！ 由于編者水平的有限，本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)難免存在錯(cuò)誤和不足之處，熱切希望廣大師生多提寶貴意見(jiàn)！我們一定會(huì)再接再厲，盡我們所能的不斷完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備！希望能得到廣大師生的支持與批評(píng)指正！ 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 2 目 錄 前 言 ........................................................ 1 目 錄 ........................................................ 2 第一章 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹 ......................................... 3 第二章 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ..................................... 5 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片 —— 單臂電橋性能實(shí)驗(yàn) ...................... 5 實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片 —— 半橋性能實(shí)驗(yàn) .......................... 8 實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片 —— 全橋性能實(shí)驗(yàn) ......................... 11 實(shí)驗(yàn)四 壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn) ......................... 14 實(shí)驗(yàn)五 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn) .................................. 17 實(shí)驗(yàn)六 電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn) ................................ 19 實(shí)驗(yàn)七 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn) ..................... 21 實(shí)驗(yàn)八 交流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移實(shí) 驗(yàn) ....................... 23 實(shí)驗(yàn)九 霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn) ......................................... 25 實(shí)驗(yàn)十 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn) .................................. 27 實(shí)驗(yàn)十一 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性影響 ...................... 30 實(shí)驗(yàn)十二 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) ............................. 33 實(shí)驗(yàn)十三 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) ......................... 35 實(shí)驗(yàn)十四 集成溫度傳感器的特性實(shí)驗(yàn) ............................. 36 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 3 第一章 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái) 介紹 ZY13Sens12SB 傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由主控臺(tái)、三源板（溫度源、轉(zhuǎn)動(dòng)源、振動(dòng)源）、 18 個(gè)傳感器、相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實(shí)驗(yàn)桌等六部分組成。各單元部件及變換處理電路的多種組合可以進(jìn)行幾十種傳感器的實(shí)驗(yàn)；在外配雙線示波器的情況下可以進(jìn)行多種動(dòng)態(tài)演示實(shí)驗(yàn)。 ZY13Sens12SB 型傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 采用的大部分傳感器雖然是教學(xué)傳感器（透明結(jié)構(gòu)便于教學(xué)），但其結(jié)構(gòu)與線路是工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助廣大學(xué)生加強(qiáng)對(duì)書(shū)本知識(shí)及實(shí)驗(yàn)原理的理解，并在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中通過(guò)信號(hào)的拾取、轉(zhuǎn)換、分析，掌握作為一個(gè)科技工作者應(yīng)具備的基本的操作技能與動(dòng)手能力。 ZY13Sens12SB 型傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 是根據(jù)傳感器的教學(xué)大綱，綜合多所院校老師的教學(xué)意見(jiàn)開(kāi)發(fā)的傳感器系列實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 。傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)乃至整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占有極其重要的地位。 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 1 前 言 傳感器是機(jī)電一體化中各種設(shè)備和裝置的“感覺(jué)器官”，它將各種各樣形態(tài)各異的信息量轉(zhuǎn)換成能夠被直接檢測(cè)的信號(hào)。在當(dāng)今信息社會(huì)的時(shí)代，如果沒(méi)有傳感器，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將無(wú)法發(fā)展。為了適應(yīng)這一時(shí)代發(fā)展的需要，全國(guó)各大中專(zhuān)院校及各類(lèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)校都相繼將傳感器教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)，作為電子、電器、測(cè)控以及工業(yè)自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課。主要用于各大、中專(zhuān)院校及職業(yè)院校開(kāi)設(shè)的《傳感器原理及技術(shù)》、《自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)》、《非電量電測(cè)技術(shù)》、《工業(yè)自動(dòng)化儀表及控制》、《機(jī)械量電測(cè)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 ZY13Sens12SB 型傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 內(nèi)含 18 種傳感器 ，基本涵蓋了高校教學(xué)大綱中要求掌握的所有傳感器。實(shí)驗(yàn)編排的層次從易到難、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從驗(yàn)證型到應(yīng)用型， 力求做到通俗易懂，貼近人的認(rèn)知過(guò)程。 一、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成 主控臺(tái)部分： 提供高穩(wěn)定的 177。2V177。6V177。10V 可調(diào) 及 ＋ 2V－＋ 24V 可調(diào)四種直流穩(wěn)壓電源；主控臺(tái)面板上還裝有 測(cè) 電壓、 氣壓、 頻率、轉(zhuǎn)速的數(shù)顯表 及計(jì)時(shí)表 ?！?）， RS232計(jì)算機(jī)串行接口；流量計(jì) ；漏電保護(hù)器 。 177。4V177。8V177。如果與其它電源同時(shí)使用時(shí)，應(yīng)將其共地。調(diào)節(jié)儀置內(nèi)為溫度調(diào)節(jié)、置外為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 傳感器： 包括：電阻應(yīng)變式傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、差動(dòng)變壓器、電容式傳感器、霍爾式傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、磁電轉(zhuǎn)速傳感器、壓電式傳感器、電渦流傳感器、光纖傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器、集成溫度傳感器、 K 型熱電偶、 E 型熱電偶、 Pt100 鉑電阻、 Cu50 銅電阻、 濕敏傳感器、氣敏傳感器共十 八 種。 數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件： 數(shù)據(jù)采集卡采用 12 位 A／ D 轉(zhuǎn)換、采樣速度 1500點(diǎn)／秒，采樣速度 可以選擇，既可單 獨(dú) 采樣亦能連續(xù)采樣。 具有 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能和用戶認(rèn)證功能 ； 提供的處理軟件有良好的計(jì)算機(jī)顯示界面，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇與編輯，數(shù)據(jù)采集，特性曲線的分析、比較、文件存取、打印等。2V檔，其余旋鈕均打到中間位置。 每個(gè)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均應(yīng)在斷開(kāi)電源的狀態(tài)下按實(shí)驗(yàn)線路接好連接線（實(shí)驗(yàn)中用到直流電源時(shí)，應(yīng) 將該電源 調(diào)到實(shí)驗(yàn)值時(shí)在接到實(shí)驗(yàn)線路中 ）， 檢查無(wú)誤后 方可接通主電源。 打開(kāi)調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)儀表頭 PV顯示測(cè)量值， SV 顯示設(shè)定值。 四、 儀器維護(hù)及故障排除 維護(hù) （ 1） 防止硬物撞擊劃傷實(shí)驗(yàn)臺(tái)面及防止模塊線路跌落。 （ 3）搭接線路時(shí)應(yīng)斷開(kāi)電源，以防誤操作損壞器件。 故障排除 （ 1） 開(kāi)機(jī)無(wú)指示、無(wú)數(shù)顯，應(yīng)檢查電源是否接通、保險(xiǎn)絲是否燒斷。 （ 3） 振動(dòng)源如無(wú)振動(dòng)，先檢查低頻振蕩器是否有輸出，如無(wú)輸出應(yīng)更換低頻振蕩器信號(hào)板，如有輸出更換振蕩線圈。 2) 嚴(yán)禁將電源、信號(hào)源輸出 插座和地短接，時(shí)間長(zhǎng)易造成電路元件損壞。15V電源引入模塊時(shí)接錯(cuò)。 5) 本實(shí)驗(yàn)臺(tái) 的各個(gè)部分都是相配套使用的，請(qǐng)勿調(diào)換。 7) 如果本實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期未通電使用，在使用前應(yīng)先預(yù)熱，建議做實(shí)驗(yàn)前按一次漏電保護(hù)按鈕。 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 5 第二章 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片 —— 單臂電橋性能實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效 應(yīng)，單臂電橋的工作原理和性能。 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、177。 4V電源、萬(wàn)用表（自備）。對(duì)單臂電橋輸出電壓 1 4O EKuU ?。 六、 實(shí)驗(yàn)步驟 了解所需單元、部件在模塊 所在 的 位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。 如圖（ 1－ 1）應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別， R1＝ R2＝ R3＝ R4＝ 350Ω，加熱絲阻值為 50Ω左右。 15V（從主控臺(tái)引入），檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)， 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 6 將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器 RW3逆時(shí)針旋到底 ， 預(yù)熱五分鐘， 再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控臺(tái)面板上數(shù)顯表輸入端 Vin 相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器 RW4，使數(shù)顯表顯示為 零 （數(shù)顯表的 切換開(kāi)關(guān)打到 2V檔）。 圖 1－ 1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 7 圖 1－ 2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 拆掉 差放調(diào)零的連接線 ，即將差放正、負(fù)輸入對(duì)地短接的線拆掉。 4V（從主控臺(tái)引入）如圖 1－ 2所示。調(diào)節(jié) RW1。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果并填入 下 表，關(guān)閉電源。 S 100％。 yF 七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中填寫(xiě)《實(shí)驗(yàn)報(bào)告一》，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）并結(jié)合原始記錄進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理。 本實(shí)驗(yàn)電路對(duì)直流穩(wěn)壓電源和對(duì)放大器有何要求？ 傳感器與工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 8 實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片 —— 半橋性能實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證半橋的的特點(diǎn)和性能 。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 金屬箔式應(yīng)變片 —— 半橋的特點(diǎn)和性能。 15V電源、177。 四、 實(shí)驗(yàn)原理 已知半橋 的∑ R 分別為 RR? ， 根據(jù)戴維南定理可以得出單臂電橋的輸出電壓近似等于1 4O EKuU ?，于是對(duì)應(yīng)半橋 的電壓靈敏度 分別為 2EKu 。 若實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)數(shù)值顯示說(shuō)明 R2 與 R1 為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。 六、 實(shí)驗(yàn)步驟 了解所需單元、部件在模塊 所在 的 位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。 如圖（ 2－ 1）應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模板上。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別， R1＝ R2＝ R3＝ R4＝ 350Ω，加熱絲阻值為 50Ω左右。 15V（從主控臺(tái)引入），檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器 RW3逆時(shí)針 調(diào)到最大，預(yù)熱五分鐘，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控臺(tái)面板上數(shù)顯表輸入端 Vin 相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器 RW4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到 2V檔）。