2016.9.26传感与检测技术实验指导书

1、传感器与检测技术实验指导书编写 彭建辉中南大学信息科学与工程学院二O一六年九月目 录 第一章 传感器实验仪使用说明11.1 传感器系统实验箱的组成11.2 传感器21.3 数据采集卡及处理软件31.4 控制器简介51.5 温度源及温度控制原理简介11第二章 传感器与检测技术实验13实验一 应变片单臂特性实验13实验二 应变片半桥特性实验18实验三 应变片全桥特性实验19实验四 应变片单臂、半桥、全桥特性比较20实验五 电感式传感器的性能实验21实验六 电感式传感器零点残余电压补偿实验24实验七 电涡流传感器位移特性实验25实验八 被测体材质对电涡流传感器特性影响28实验九 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验29实验十 霍尔式传感器位移特性实验30实验十一 光纤传感器的位移特性实验33实验十二 超声波测距实验36实验十三 压电式传感器测振动实验38实验十四 光敏电阻的光电特性实验42实验十五 光敏二极管的光电特性44实验十六 光敏三极管的光电特性45实验十七 光电池的光电特性47实验十八 气敏传感器实验48实验十九 湿敏传感器实验50实验二十 压阻式压力传感器的压力测量实验52实

2、验二十一 K热电偶测温特性实验54实验二十二 Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验59实验二十三 霍尔开关式传感器测转速实验63实验二十四 磁电式传感器测转速实验64实验二十五 光电传感器测转速实验67实验二十六 智能转速控制系统的设计69第一章 传感器实验仪使用说明 1.1 传感器系统实验箱的组成传感器实验箱平面图如图1.1所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、传感器调理模块、数据采集卡、软件等各部分组成。 图1.1 传感器实验箱图1、机头 由电子称；悬臂梁；振动源(振动盘)；升降调节杆；传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座、电涡流孔及超声波显示等组成。2、主板部分主板部分有十大单元电路组成：频率电压显示单元；液晶显示单元；数据处理单元；控制器单元；直流稳压电源输出单元(提供高稳定的15V、5V、1.2V12V可调等)；传感器的输出口单元；音频振荡器 （0.4KHz10KHz可调）和低振荡器 (1Hz30Hz可调)；数据采集应用单元；转动源单元。3、 调理电路部分 调理电路有两部分可插拔模块组成，根据实验需要可以自由更换，模块电源通过特制六芯线连接（提供高稳定

3、的15V、5V、地）。4、信号源1） 温度源150（可调）；2）振动源 1Hz30Hz；3）转动源 05000r/min4、传感器：详见表1.1传感器5、数据采集卡及处理软件：数据采集卡及处理软件6、实验箱：供电：AC 220V 50Hz 功率0.2kW 实验箱尺寸为525475220(mm)。1.2 传感器表1.1 传感器表序 号传感器名称量 程线 性备 注1电阻应变式传感器0200 g1%3502差动变压器6mm2%10左右3电涡流位移传感器2.5mm2%10左右4霍尔式位移传感器5mm3%输入端800左右输出端400左右5光纤位移传感器1.5mm5%1-3k6超声波移传感器100cm7光敏电阻暗阻5M，亮阻1K光敏电阻8光敏二极管光敏二极管9光敏三极管光敏三极管10光电池峰值波长：0.8-0.9um 开路电压：5mV光电池11气敏传感器502000PPm12湿敏传感器1095%RH13扩散硅压力传感器040kpa1%14Pt100铂电阻常温1504%三线制15K型热电偶常温1504%16磁电式传感器5000转/分0.5%17光电转速传感器5000转分0.5%18霍尔式转速传感器5

4、000转/分0.5%19压电式传感器1.3 数据采集卡及处理软件1.3.1数据采集卡及处理软件 具体技术指标如下：1、接口标准：USB接口2、 A/D：2通道，12位3、 D/A: 2通道 12位4、 DI：2通道5、 DO：2通道，常开6、采样频率：100KHz8、测量量程：最大可达正负10V 9、支持电压、电流信号直接输入 图1.2 虚拟示波器界面10、环境：xp/win7 1.3.2 使用说明1） 双击打开传桌面图标 “传感器USB采集.vi ”，进入程序界面如下图1.3：图1.3 软件界面2) 单击箭头所示图标运行程序如图1.4：图1.4 运行软件3） 运行程序后，进入程序界面，单击“新建“如图1.5：图1.5 新建实验4） 单击“新建”后进入实验设置界面如下图1.6根据需要设置后单击确定。图1.6 实验设置 在设置界面中，“学院名称、专业名称、班级、实验名称”根据实际需要填写即可，“通信选择”选择USB,“实验模式”选择低频扫描，“通道选择”根据实际连线选择即可，设置完成后单击“确定”即可。5）单击“开始”即可进行数据采集，采集过程中可根据实际情况选择“量程”和“采样率”。

5、1.3.3 系统需求1.操作系统：XP/win7简体中文版2.Intel Pentium 500MHz或AMD Athlon700MHz以上3.128Mb或以上内存4.400MB以上硬盘空间供软件安装和备份5.有USB接口1.4 控制器简介主板中所装的控制器为人工智能调节仪，它具有测量显示和模糊逻辑数字PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。可以万能输入(通过设置输入规格可变为热电阻、热电偶、线性电压、线性电流等)，输出为线性电压输出(可设置为05V线性电压)。其实它是一只万能通用调节仪。1.4.1控制器面板说明（一）、调节仪面板介绍控制器调节仪的面板上有PV测量显示窗、SV给定显示窗、4个指示灯窗和4个按键组成。仪表上电后，上显示窗口显示测量值（PV），下显示窗口显示给定值（SV）。仪表面板上的4个LED指示灯，其含义分别如下：ALM1指示灯：当ALM1亮时，仪表对应ALM1继电器有输出。ALM2指示灯：当ALM2亮时，仪表对应ALM2继电器有输出。AT指示灯：当仪表自整定时此指示灯亮。 OUT指示灯：当此指示灯亮时，仪表OUT控制端有输出。 图1.3 调节仪面板图面板中：1、PV

6、测量值显示窗 2、SV给定值显示窗 3、A-M自整定灯(兼手动指示灯)4、ALM ALM1动作时点亮对应的灯(上限动作、冷却风扇) 5、OUT调节控制输出指示灯6、SET功能键 7、数据移位键(不禁止手动操作时兼手动自动切换) 8、 数据减少键 9、数据增加键 （二）控制器端子面板介绍 1、传感器输入端：连接Pt100或者连接光电转速传感器。 2、标准输出：仪表将传感器输入的测量信号变送为0-5V输出，供计算机控制时采集反馈信号（如：温度、电机转速等信号）。 3、控制输入：接数据采集卡DA输出端，接DA0或DA1(输出信号0-5V对应加热功率0-100%）。 4、冷却开关：内控-冷却风扇由仪表控制，外控-冷却风扇由计算机控制。 5、模式开关：内控-仪表控制，外控-计算机控制。 6、控制开关：温度-温度控制，转速-转速控制。图1.4控制器端子面板图1.4.2 功能及设置 （一）内部菜单 内部菜单如图1.5所示。（二）基本使用操作1、 显示切换：按SET键可以切换不同的显示状态。修改数据：如果参数锁没有锁上，仪表下显示窗显示的数值数据均可通过按、或键来修改。例如：需要设置给定值时，可将仪表

7、切换到正常显示状态，即可通过按、或键来修改给定值。仪表同时具备数据快速增减法和小数点移位法。按键减小数据，按键增加数据，可修改数值位的小数点同时闪动（如同光标）。按住按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点会右移自动加快（3级速度）。而按键则可直接移动修改数据的位置(光标),操作快捷。2、手动/自动切换：在不禁止手动操作时按键，可以使仪表在自动及手动两种状态下进行无扰动切换。手动时下排显示器第一字显示“H”，仪表处于手动状态下，直接按键或键可增加及减少手动输出值。3、设置参数：按SET键并保持约3秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值ALM1、参数锁LocK等等。用、等键可修改参数值。先按键不放接着再按SET键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。4、设置给定值：按键并保持约3秒钟，即进入给定值设置状态，PV窗显示SP,用、等键可修改给定值。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。图1.5 内部菜单（二）基本使用操作1、手动/自动切换：在不禁止手动操作时按（A/M）键，可以使仪表在自动及手动两种状态下进行无扰动切换。手动时下排显示器第一字显示“H”，仪表处于手动状态下，直接按键或键可增加及减少手动输出值。2、设置参数：按SET键并保持约3秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数名称（在PV窗口）及对应的参数值（在SV窗口）。例如上限报警值ALM1、参数锁LocK等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数（现场参数）。用、（A/M）等键可修改参数值。先按（A/M）键不放接着再按SET键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。（三）自整定（AT）操作仪表初次使用时，可启动自整定功能来协助确定I、P、d等控制参数。初次启动自整定时，可将仪表切换到正常显示状态下，将参数At设置为1即可启动自整定。系统在不同给定值下整定得出的参数值不完全相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在最常用值或是中间值上，如果系统是保温性能好的电炉，给定值应设置在系统使用的最大值上，再执行启动自整定的操作功能。4、设置给定

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