测感技术--实验指导册.doc

测测感感技技术术实实 验验 指指 导导 书书二零一一年三月二零一一年三月1实验一实验一 常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用一、实验目的 掌握电子线路实验中常用电子仪器(函数信号发生器、交流毫伏表、稳压电源、示波器 等仪器)的一般使用方法 二、实验设备、部件与器件 1.函数信号发生器 2.交流毫伏表 3.双踪示波器 4.稳压电源 三、仪器的基本组成及使用方法 1.函数信号发生器 函数信号发生器主要由信号产生电路、信号放大电路等部分组成可输出正弦波、方 波、三角波三种信号波形输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行调节，输出信号 频率可通过频段选择及调频旋钮进行调节 使用方法：首先打开电源开关，通过“波形选择”开关选择所需信号波形，通过“频 段选择”找到所需信号频率所在的频段，配合“调频”旋钮，找到所需信号频率通过 “调幅”旋钮得到所需信号幅度 2.交流毫伏表 交流毫伏表是一种用于测量正弦电压有效值的电子仪器主要由分压器、交流放大器、 检波器等主要部分组成电压测量范围为 1mV 至 300V，分十个量程 使用方法：将“测量范围”开关放到最大量程档(300V)接通电源；将输入端短路，使 “测量范围”开关置于最小档(10mV)，调节“零点校准”使电表指示为 0；去掉短路线接入 被测信号电压，根据被测电压的数值，选择适当的量程，若事先不知被测电压的范围，应 先将量程放到最大档，再根据读数逐步减小量程，直到合适的量程为止；用完后，应将选 择“测量范围”开关放到最大量程档，然后关掉电源。

注意事项：①接短路线时，应先接地线后接另一根线，取下短路线时，应先取另一根 线后取地线；②测量时，仪器的地线应与被测电路的地线接在一起 3.示波器 示波器是一种用来观测各种周期性变化电压波形的电子仪器，可用来测量其幅度、频 率、相位等等一个示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、锯齿波发生器、衰 减器等部分组成使用方法：打开电源开关，适当调节垂直()和水平()移位旋钮，将光点或亮线移b至荧光屏的中心位置观测波形时，将被观测信号通过专用电缆线与 Y1(或 Y2)输入插口接 通，将触发方式开关置于“自动”位置，触发源选择开关置于“内” ，改变示波器扫速开关 及 Y 轴灵敏度开关，在荧光屏上显示出一个或数个稳定的信号波形四、实验内容 1.从函数信号发生器输出频率分别为： 200Hz、1KHz、2KHz、10KHz、20KHz、100KHz(峰—峰值为 1V)的正弦波、方波、三角波信号， 用示波器观察并画出波形 2.从函数信号发生器输出频率分别为 200Hz、1KHz、2KHz、10KHz，幅值分别为 100mV 和 200mV(有效值)的正弦波信号用示波器和交流毫伏表进行参数的测量并填入表 1—1。

2表 1—1示波器测量值示波器测量值信号频率信号电压 毫伏表读数峰峰值有效值周期 （mS）频率 （Hz）100mV200Hz200mV100mV1KHz200mV100mV2KHz200mV100mV10KHz200mV 五、实验报告 整理实验数据，并进行分析实验二实验二 电阻应变片特性实验电阻应变片特性实验一、实验目的（1）了解金属箔式应变片的特性，掌握传感器的工作原理2）明确掌握应变片在直流电桥中的几种接法，并通过每种接法的输入输出特性，分 析应变式传感器和应变片的灵敏度与线性度 (3 ) 了解温度对应变测试系统的影响 二、实验设备CSY910 传感器系统实验仪 三、实验原理应变片电阻式传感器采用悬臂梁，在梁的正反面贴有应变片电阻如图 1 所示利用这 四个应变片电阻可构成一个测量桥路当在应变梁的自由端加载时，梁产生弯曲变形粘 贴在表面的电阻应变片也随之图 1 金属等强度悬臂梁实验架 图 2 直流电桥接线板3变形，从而阻值也偏离初始值若将应变片电阻构成不同的桥路，电桥的输出电压与所加 载荷之间的关系就是应变特性图 2 所示电阻检测电路上的虚线是供 使用者接上应变电阻或固定电阻值的电阻，并构成电桥，本身没接电阻。

以单臂电桥为例，直流电桥的输出表达式为))((42414231 0RRRRRRRRUU当 R1感受应变 ε 产生电阻增量 ΔR1时，电桥输出为440UKRRUU由此可见，应变片电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化，当面 ΔR传感器安装台部分：双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈 接入低频激振器 VO可做静态或动态测量 应变梁：应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移传感器：传感器： 1 1、差动变压器、差动变压器 量程:≥5mm 直流电阻：5Ω－10Ω 由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线 圈，铁芯为软磁铁氧体. 2 2、电涡流位移传感器、电涡流位移传感器 量程:≥1mm 直流电阻：1Ω－2Ω 多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成 3 3、霍尔式传感器、霍尔式传感器 量程: ±≥2mm 直流电阻：激励源端口：800Ω－1.5KΩ 输出端口：300Ω－500Ω 日本 JVC 公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中 4 4、热电偶、热电偶 直流电阻：10Ω 左右 由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为 T 冷端温度为环境 温度。

5 5、电容式传感器、电容式传感器 量程：±≥2mm 由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容 6 6、热敏电阻、热敏电阻 由半导体热敏电阻 NTC：温度系数为负，25℃时为 10KΩ 7 7、光纤传感器、光纤传感器 由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围≥2mm 红外线发射、接收、直流电阻：500Ω－1.5kΩ 2×60 股丫形、半圆分布 8 8、压阻式压力传感器、压阻式压力传感器 17量程：10Kpa(差压) 供电：≤6V 直流电阻：Vs+---Vs- ：350Ω－450Ω Vo+--- Vo- ：3KΩ－3.5KΩ美国摩托罗拉公司生产的 MPX 型压阻式差压传感器，具有温度自补偿功能，先进的 X型工作片（带温补） 9 9、压电加速度计、压电加速度计 PZT-5 双压电晶片和铜质量块构成谐振频率：≥10KHZ，电荷灵敏度：q≥20pc/g 1010、应变式传感器、应变式传感器 箔式应变片阻值：350Ω、应变系数：2 1111、、PNPN 结温度传感器：结温度传感器： 利用半导体 P-N 结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，能直接显示被测温度。

灵敏度：-2.1mV/℃ 1212、磁电式传感器、磁电式传感器 0 .21×1000 直流电阻：30Ω－40Ω 由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度： 0.5v/m/s 1313、气敏传感器、气敏传感器 MQ3：酒精：测量范围：50－2000ppm 1414、湿敏电阻、湿敏电阻 高分子薄膜电阻型：RH：几兆 Ω－几 KΩ 响应时间：吸湿、脱湿小于 10 秒 湿度系数：0.5RH%/℃ 测量范围：10％－95％ 工作温度：0℃－50℃〈二〉 、信号及变换： 1 1、电桥、电桥： 用于组成应变电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网络2 2、差动放大器、差动放大器 通频带 0～10kHz 可接成同相、反相，差动结构，增益为 1-100 倍 的直流放大器 3 3、电容变换器、电容变换器 由高频振荡，放大和双 T 电桥组成的处理电路 4 4、电压放大器、电压放大器 增益约为 5 倍 同相输入 通频带 0~10KHz 5 5、移相器、移相器 允许最大输入电压 10Vp-p 移相范围≥±20º(5kHz 时) 6 6、相敏检波器、相敏检波器 可检波电压频率 0－10kHz 允许最大输入电压 10Vp-p极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路 7 7、电荷放大器、电荷放大器 电容反馈型放大器，用于放大压电传感器的输出信号。

8 8、低通滤波器、低通滤波器 由 50Hz 陷波器和 RC 滤波器组成，转折频率 35Hz 左右 9 9、涡流变换器、涡流变换器 输出电压≥|8|V(探头离开被测物 变频式调幅变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件1010、光电变换座、光电变换座 由红外发射、接收组成〈三〉 、二套显示仪表1、 数字式电压数字式电压/频率表频率表：3 位半显示，电压范围 0—2V、0—20V，频率范围 3Hz—2KHz、10Hz—20KHz，灵敏度≥50mV2、 指针式毫伏表指针式毫伏表：85c1 表，分 500mV、50mV、5mV 三档，精度 2.5%〈四〉 、二种振荡器181、 音频振荡器音频振荡器：0.4KHz—10KHz 输出连续可调，V-p-p 值 20V，180°、0°反相输出，Lv 端最大功率输出电流 0.5A2、 低频振荡器：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 端可提供用做电流放大器〈五〉 、二套悬臂梁、测微头双平行式悬臂梁二副（其中一副为应变梁，另一副装在内部与振动圆盘相连） ，梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验。

〈六〉电加热器二组电热丝组成，加热时可获得高于环境温度 30℃左右的升温〈七〉测速电机一组由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光电、光纤、涡流传感器配合进行测速实验〈八〉二组稳压电稳直流±15V，主要提供温度实验时的加热电源，最大激励 1.5A±2V—10V 分五档输出，最大输出电流 1.5A提供直流激励源。