传感器原理及应用实验指导书(精简版)

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1、使用说明CSY系列（本实验室是CSY10B）传感器系统实验仪是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。实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。实验仪的传感器配置及布局是：一、位于仪器顶部的实验工作台部分实验工作台左边有一平行式悬臂梁，梁上装

2、有半导体应变式、热敏式、P-N结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。半导体应变片：平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有二片半导体应变片，受力工作片分别用符号和表示。灵敏系数为130。热电式（热电偶）：上梁表面安装一支K分度标准热电偶，冷端温度为环境温度。分度表见实验指导书。热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为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集成温度传感器。压电加速度式：位于悬臂梁自由端部，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

3、于机内的另一副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、压阻式等传感器。电感式（差动变压器）：由一个初级线圈Li和两个次级线圈L。绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。28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：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm。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

4、器，线性范围>1mm。MPX压阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围0~50KP。精度1%。工作台上的其他传感器。湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围：0~99%RH。气敏传感器：MQ3型，对酒精气敏感，测量范围10-2000PPm，灵敏度RO/R＞5。光敏传感器：半导体光导管，光电阻与暗电阻从nMΩ至nKΩ双孔悬臂梁称重传感器：称重范围0~500g，精度1%。光电式传感器装于电机侧旁。两副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，加

5、热电源取自15V直流电源，打开加热开关即能加热,工作时能获得高于温度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内侧。实验工作台上还装有测速电机一组，及控制、调速开关、激振转换开关。右边的支架上装有测微头。二、信号及仪表显示部分：位于仪器斜面面板上。低频振荡器：1~30Hz输出连续可调，Vp-p值20V，最大输出电流1.5A，Vi端插口可提供用作电流放大器。音频振荡器：0.4KHz~10KHz输出连续可调，Vp-p值20V，180°、0°为反相输出，Lv端最大功率输出1.5A。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

6、热电源，最大输出1.5A。±2V~±10V，档距2V28，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流1.5A。12数字式电压/频率表：3位显示，分2V、20V、2KHz、20KHz四档，灵敏度≥50mV，频率显示5Hz~20KHz。数字式温度计：K分度热电偶测温，精度±1℃。三、处理电路：位于仪器下部平面面板。电桥：用于组成测量电桥，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。差动放大器：增益可调直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1-100倍。光电变换器：提供光纤传感器红外发射、接

7、收、稳幅、变换，输出模拟信号电压与频率变换方波信号。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，一根发射）组成的光强型光纤传感器。电容变换器：由高频振荡、放大和双T电桥组成。移相器：允许输入电压20Vp-p，移相范围±40°（随频率不同有所变化）。相敏检波器：集成运放极性反转电路构成，所需最小参考电压0.5Vp-p，允许最大输入电压≦20Vp-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。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（信号变