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傳感器實訓室設(shè)備、傳感器技術(shù)實訓裝置
傳感器實訓室、傳感與檢測技術(shù)實訓室設(shè)備
傳感器實訓臺、傳感器及檢測技術(shù)實驗室主要承擔自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)等實驗教學任務(wù)，傳感器實訓臺主要功能:可完成《傳感器與檢測技術(shù)》等課程的實驗（實訓〉項目。是學生進行傳感器項目學習應(yīng)用的重要理實一體化教學場所。學生通過實訓設(shè)備,在老師的指導(dǎo)下能夠快速將所學傳感器理論知識轉(zhuǎn)換為實踐應(yīng)用能力,從而提高動手能力、職業(yè)素養(yǎng)。
傳感器實訓室主要設(shè)備:傳感器技術(shù)實訓裝置、常用的傳感器有金屬箔式應(yīng)變傳感器、差動變壓器式傳感器、差動電容式傳感器、霍爾式傳感器等。
傳感器實訓設(shè)備適用專業(yè):機電一體化技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、無人機應(yīng)用技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等。
傳感器實訓設(shè)備是機電工程系專業(yè)實訓室之一，傳感器技術(shù)實訓設(shè)備可承擔應(yīng)用電子技術(shù)、機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)專業(yè)的傳感器技術(shù)與應(yīng)用課程的實驗或?qū)嵱枴?br>
傳感器實訓室主要設(shè)備：
上海碩博科教設(shè)備有限公司生產(chǎn)的傳感器技術(shù)實驗臺。
傳感器檢測實驗臺主要由試驗臺部分、三源板部分、處理（模塊）電路部分和數(shù)據(jù)采集通訊部分組成。
傳感器實訓室可進行的實訓項目：
1、傳感器和轉(zhuǎn)換電路板采用模塊式結(jié)構(gòu)，便于靈活組合（每種傳感器配備1～2塊轉(zhuǎn)換電路板）開出各種實驗，也便于根據(jù)教學大綱增加新的實驗項目。
2、傳感器的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)換電路板上的印刷電路和元器件都直觀可見，傳感和轉(zhuǎn)換電路板的正面印有電路原理圖。這種直觀的特點有助于學生增加感性認識，增強實驗效果。
3、所用傳感器盡量選擇工業(yè)上實用的或與之接近的類型，具有實用性和先進性。
4、實驗結(jié)果精度較高，在一定的位移范圍內(nèi)，傳感器非線性誤差不超過3％。
5、提供計算機采集系統(tǒng)，包括高精度的數(shù)據(jù)采集卡和簡便易用的數(shù)據(jù)處理軟件，可以幫助學生對實驗結(jié)果進行分析。
6、實驗接線方便，電源具有自動保護功能。
（三）實驗項目
◆ 電阻式傳感器的單臂電橋性能實驗
◆ 電阻式傳感器的半橋性能實驗
◆ 電阻式傳感器的全橋性能實驗
◆ 電阻式傳感器的單臂、半橋和全橋的比較實驗
◆ 電阻式傳感器的振動實驗 *
◆ 電阻式傳感器的電子秤實驗 *
◆ 變面積式電容傳感器特性實驗
◆ 差動式電容傳感器特性實驗
◆ 電容傳感器的振動實驗 *
◆ 電容傳感器的電子秤實驗 *
◆ 差動變壓器的特性實驗
◆ 自感式差動變壓器的特性實驗
◆ 差動變壓器的振動實驗 *
◆ 差動變壓器的電子秤實驗 *
◆ 光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
◆ 光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測量實驗
◆ 接近式霍爾傳感器實驗
◆ 霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
◆ 渦流傳感器的位移特性實驗
◆ 被測體材質(zhì)對渦流傳感器特性的影響實驗
◆ 渦流式傳感器的振動實驗 *
◆ 渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
◆ 溫度傳感器及溫度控制實驗(AD590)
◆ K型熱電偶的溫度控制實驗
◆ E型熱電偶的溫度控制實驗
◆ 鉑熱電阻的溫度控制實驗
◆ 銅熱電阻的溫度控制實驗
◆ 磁電式傳感器的特性實驗
◆ 磁電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
◆ 磁電式傳感器的應(yīng)用實驗 *
◆ 壓電加速度式傳感器的特性實驗
◆ 光纖傳感器的位移特性實驗
◆ 光纖傳感器的振動實驗
◆ 光纖傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
◆ 壓阻式壓力傳感器的特性實驗
◆ 壓阻式壓力傳感器的差壓測量實驗 *
◆ 超聲波傳感器的位移特性實驗
◆ 超聲波傳感器的應(yīng)用實驗 *
◆ 氣敏傳感器的原理實驗
◆ 濕度式傳感器的原理實驗
實驗一 電阻式傳感器的單臂電橋性能實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。
2、掌握電阻應(yīng)變式傳感器放大電路的調(diào)試方法。
3、掌握單臂電橋電路的工作原理和性能。
實驗二 電阻式傳感器的半橋性能實驗
一、實驗?zāi)康?br>
掌握半橋電路的工作原理和性能。
二、實驗所用單元
同實驗一。
三、實驗原理及電路
將兩個受力方向不同的應(yīng)變片電阻分別接入電橋的兩個相鄰橋臂，組成半橋形式的測量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度提高，非線性得到改善。
實驗三 電阻式傳感器的全橋性能實驗
一、實驗?zāi)康?br>
掌握全橋電路的工作原理和性能。
二、實驗所用單元
同實驗一。
三、實驗原理及電路
將四個應(yīng)變片電阻分別接入電橋的四個橋臂，兩相鄰的應(yīng)變片電阻的受力方向不同，組成全橋形式的測量電路，轉(zhuǎn)換電路的輸出靈敏度進一步提高，非線性得到改善。實驗電路圖見圖3-1，全橋的輸出電壓UO＝4EKε
四、實驗步驟
1、按實驗一的實驗步驟1至3進行操作。
2、按圖3-1接線，將四個應(yīng)變片接入電橋中，注意相鄰橋臂的應(yīng)變片電阻受力方向必須相反。
實驗四 電阻式傳感器的單臂、半橋、全橋性能比較實驗
一、實驗?zāi)康?br>
比較半橋、全橋形式輸出時的靈敏度和非線性度。
二、實驗所用單元
同實驗一。
三、實驗報告
1、按實驗一、實驗二、實驗三所得的單臂、半橋和全橋輸出時的靈敏度和非線性誤差，從理論上進行分析比較，注意實驗一、實驗二和實驗三中的放大器增益必須相同。
2、若要提高系統(tǒng)的靈敏度，除了采用不同的橋路形式外，還能采用什么措施？
實驗五 電阻式傳感器的振動實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
了解電阻應(yīng)變式傳感器的動態(tài)特性。
二、實驗所用單元
電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動臺、示波器。
三、實驗原理及電路
將電阻式傳感器與振動臺相連，在振動臺的帶動下，可以觀察電阻式傳感器動態(tài)特性，電路圖如圖5-1。
實驗六 電阻式傳感器的電子秤實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
1、進一步掌握電阻應(yīng)變式傳感器的特性。
2、了解電阻應(yīng)變式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。
二、實驗所用單元
電阻應(yīng)變式傳感器、調(diào)零電橋、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動臺、砝碼。
三、實驗原理及電路
由于電阻式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電阻式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進行質(zhì)量的測量。在本實驗中可以利用振動臺的振動梁作為彈性部件。
四、實驗步驟
1、根據(jù)實驗一至實驗五的實驗內(nèi)容設(shè)計電子秤實驗的實驗裝置。
2、調(diào)節(jié)差動放大器的零點與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實驗裝置的零點與量程，注意確定量程時不要超出電阻式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。
3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。
實驗七 變面積式電容傳感器特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解變面積式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握變面積式電容及二極管環(huán)形電橋的工作原理。
3、掌握變面積式電容傳感器的調(diào)試方法。
二、實驗所用單元
電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
1、實驗電路框圖如圖7-1所示。電容的變化通過電容轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過差動放大器放大后，用數(shù)字電壓表顯示出來。
實驗八 差動式電容傳感器特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解差動式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握差動式電容傳感器的調(diào)試方法。
二、實驗所用單元
電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
實驗電路框圖如圖8-1所示。與實驗七不同之處在于接入電容轉(zhuǎn)換電路的兩個電容都為可變電容，當電容傳感器的動極移動時，兩個電容的電容量都發(fā)生變化，但變化方向相反，這樣就構(gòu)成差動式的電容傳感器。
實驗九 電容傳感器的振動實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
了解電容式傳感器的動態(tài)特性。
二、實驗所用單元
電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動臺、示波器。
三、實驗原理及電路
將電容式傳感器與振動臺相連，在振動臺的帶動下，可以觀察電容式傳感器動態(tài)特性，電路圖如圖9-1。
實驗十 電容傳感器的電子秤實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
1、進一步掌握電容式傳感器的特性。
2、了解電容式傳感器在稱重儀器中的應(yīng)用。
二、實驗所用單元
電容式傳感器、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動臺、砝碼。
三、實驗原理及電路
由于電容式傳感器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使電容式傳感器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進行質(zhì)量的測量。在本實驗中可以利用振動臺的振動梁作為彈性部件。
四、實驗步驟
1、根據(jù)實驗七及實驗八的實驗內(nèi)容設(shè)計電子秤實驗的實驗裝置。
2、調(diào)節(jié)差動放大器的零點與增益，調(diào)節(jié)該電子秤實驗裝置的零點與量程，注意確定量程時不要超出電容式傳感器的線性范圍，并使砝碼質(zhì)量與輸出電壓在數(shù)值上有直觀的聯(lián)系。
3、根據(jù)所確定量程，逐次增加砝碼的質(zhì)量，將質(zhì)量與輸出電壓記入下表。
實驗十一 差動變壓器的特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握差動變壓器及整流電路的工作原理。
3、掌握差動變壓器的調(diào)試方法。
二、實驗所用單元
電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
1、差動變壓器由一個初級線圈和兩個次級線圈及一個鐵芯組成，當鐵芯移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感發(fā)生變化使次級線圈的感應(yīng)電勢產(chǎn)生變化，一個次級線圈的感應(yīng)電勢增加，另一個則減少，將兩個次級線圈反向串接，就可以引出差值輸出，其輸出電勢反映出鐵芯的位移量。
2、差動變壓器實驗電路圖如圖11-1所示。
實驗十二 自感式差動變壓器的特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解自感式差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握自感式差動變壓器及整流電路的工作原理。
3、掌握自感式差動變壓器的調(diào)試方法。
二、實驗所用單元
電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
實驗十三 差動變壓器的振動實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
了解差動變壓器的動態(tài)特性。
二、實驗所用單元
電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動臺、示波器。
實驗十四 差動變壓器的電子秤實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
1、進一步掌握差動變壓器的特性。
2、了解差動變壓器在稱重儀器中的應(yīng)用。
二、實驗所用單元
電感式傳感器、電感式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動放大器板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、振動臺、砝碼。
三、實驗原理及電路
由于差動變壓器的輸出與位移成正比，利用彈性材料的特性，可以使差動變壓器輸出與質(zhì)量成線性關(guān)系，由此可以進行質(zhì)量的測量。在本實驗中可以利用振動臺的振動梁作為彈性部件。
實驗十五 光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解光電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握光電式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。
3、掌握差動變壓器的調(diào)試方法。
二、實驗所用單元
光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
1、光斷續(xù)器原理如圖15-1所示，一個開口的光耦合器，當開口處被遮住時，光敏三極管接收不到發(fā)光二極管的光信號，輸出電壓為0，否則有電壓輸出。
實驗十六 光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解旋轉(zhuǎn)方向的測量方法。
二、實驗所用單元
光電式傳感器、光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架、雙蹤示波器。
三、實驗原理及電路
光電式傳感器經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路后可輸出相位差分別為0°、90°、180°、270°的方波信號，如果電動機的旋轉(zhuǎn)方向改變，這四個方波信號之間的相位關(guān)系也隨之改變，可以根據(jù)相位關(guān)系判斷電動機的旋轉(zhuǎn)方向。
四、實驗步驟
1、按照實驗十五的步驟連接好實驗電路。
2、接通電源，調(diào)節(jié)電位器RP使電動機在一個合適的轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。
3、將雙蹤示波器Y1探頭接0°輸出端，Y2探頭依次接90°、180°、270°輸出端，觀察波形之間的相位關(guān)系，并記錄波形。
4、改變電動機輸入電壓的方向，重復(fù)步驟3，并記錄波形。
五、實驗報告
1、畫出從示波器上觀察到的八組波形，比較電動機旋轉(zhuǎn)方向不同時，各方波之間的相差關(guān)系。
2、為什么開關(guān)型光電傳感器多采用紅外線形式？
實驗十七 接近式霍爾傳感器實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、掌握開關(guān)型集成霍爾傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。
2、了解利用開關(guān)型集成霍爾傳感器制作接近開關(guān)的方法。
二、實驗所用單元
霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、霍爾電路配套磁鋼和鐵片（實驗十九中的渦流載體）、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
1、實驗電路如圖17-1所示。電路主要由三部分組成，第一部分是霍爾集成電路，第二部分是觸發(fā)器，第三部分是兩個非門。當發(fā)光二極管亮時，表示有輸出信號。
實驗十八 霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解開關(guān)型霍爾傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。
二、實驗所用單元
霍爾傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、電機（光電傳感器中）、電機調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
利用開關(guān)型霍爾傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)體磁極的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。
四、實驗步驟
1、固定好位移臺架，將霍爾傳感器探頭裝于傳感器支架上，將電機放入位移臺架的圓孔中，使探頭對準電機轉(zhuǎn)盤磁極。
2、霍爾傳感器探頭的紅線接面板上的+5V電源，藍線接數(shù)字電壓表輸入端，黑線接地。
3、將數(shù)字電壓表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機調(diào)速旋鈕，使電機轉(zhuǎn)動，觀察實驗現(xiàn)象。
實驗十九 渦流傳感器的位移特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握渦流式傳感器的工作原理及性能。
二、實驗所用單元
渦流式傳感器和鐵片、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當有導(dǎo)電體接近時，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，引起線圈的電感發(fā)生變化。而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進行位移測量。實驗電路如圖19-1所示，采用電容式三點式振蕩器，用于產(chǎn)生高頻電流，電流的大小與電感L2（即渦流感應(yīng)頭中的線圈）的大小有關(guān)，濾波后輸出直流信號。
實驗二十 被測體材質(zhì)對渦流傳感器特性的影響實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解不同的被測體材料對渦流式傳感器特性的影響。
二、實驗所用單元
與實驗十九相同，另加銅和鋁的被測體小圓盤。
三、實驗原理及電路
渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會有不同的特性。
四、實驗步驟
實驗步驟與實驗十九相同，只是分別用銅圓盤和鋁圓盤代替實驗十九中的鐵圓盤，并將實驗數(shù)據(jù)分別記入表20-1和表20-2中。
實驗二十一 渦流式傳感器的振動實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
了解差動變壓器的動態(tài)特性。
二、實驗所用單元
渦流式傳感器和鐵片、渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、直流穩(wěn)壓電源、低頻振蕩器、振動臺、示波器。
三、實驗原理及電路
將渦流式傳感器與振動臺相連，在振動臺的帶動下，可以觀察渦流式傳感器動態(tài)特性。
四、實驗步驟
1、固定好振動臺，將渦流式傳感器置于振動臺上，將振動連接桿與渦流式傳感器的鐵片連接。
2、按照圖19-1接線，注意將轉(zhuǎn)換電路輸出與示波器探頭相連，低頻振蕩器輸出接振動臺小板上的振蕩線圈。
3、接通電源，調(diào)節(jié)低頻振蕩器的振幅與頻率以及示波器的量程，觀察輸出波形。
實驗二十二 渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解渦流式傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。
二、實驗所用單元
渦流傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、電機（光電傳感器中）、電機調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、差動放大器、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
利用渦流式傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)體材質(zhì)的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。
四、實驗步驟
1、固定好位移臺架，將渦流傳感器探頭裝于傳感器支架上，將電機放入位移臺架的圓孔中，使探頭對準電機轉(zhuǎn)盤磁極。
2、將渦流傳感器探頭的兩根輸出信號線接至差動放大器的輸入端，差動放大器的輸出接至數(shù)字電壓表的輸入端。
3、將數(shù)字電壓表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機調(diào)速旋鈕，使電機轉(zhuǎn)動，觀察實驗現(xiàn)象。
實驗二十三 溫度傳感器及溫度控制實驗(AD590)
一、實驗?zāi)康?br>
1、熟悉半導(dǎo)體型溫度傳感器AD590的基本性能。
2、應(yīng)用AD590實現(xiàn)對溫度的檢測和簡單控制。
二、實驗所用單元
保溫盒（內(nèi)附溫度傳感器）、溫度傳感器轉(zhuǎn)換電路板、溫度控制電路板、玻璃管水銀溫度計、直流穩(wěn)壓電源、低壓交流電源、數(shù)字電壓表、位移臺架
實驗二十四 K型熱電偶的溫度控制實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解K型熱電偶的特性與應(yīng)用。
二、實驗所用單元
加熱源、K型熱電偶（溫度控制用）、K型熱電偶（測量用）、溫度控制單位、溫度傳感器實驗板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）
三、實驗原理及電路
當兩種不同的金屬組成回路，如二個接點處的溫度不同，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，這就是熱電效應(yīng)。溫度高的接點稱為工作端，置于被測溫度場，溫度低的接點稱為冷端（或自由端），冷端的溫度為恒溫，一般為室溫或補償后的0℃或25℃。
熱電偶實驗原理圖如圖24-1所示。K型熱電偶接至差動放大器的輸入端，經(jīng)放大后輸出電壓由數(shù)字電壓表顯示。
實驗二十五 E型熱電偶的溫度控制實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解E型熱電偶的特性與應(yīng)用。
二、實驗所用單元
加熱源、K型熱電偶（溫度控制用）、E型熱電偶（測量用）、溫度控制單位、溫度傳感器實驗板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）
三、實驗原理及電路
實驗及電路參見實驗二十四，本實驗測量E型熱電偶的特性。
四、實驗步驟
按實驗二十四的步驟進行操作，將實驗結(jié)果記入下表中，E型熱電偶在50℃時的分度值為3.047mV。
實驗二十六 鉑熱電阻的溫度控制實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解鉑熱電阻的特性與應(yīng)用。
二、實驗所用單元
加熱源、K型熱電偶、Pt100熱電阻、溫度控制單位、溫度傳感器實驗板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）
三、實驗原理及電路
利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，可以通過測量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出，達到測量溫度的目的。熱電阻用于溫度測量時，要求其材料電阻溫度系數(shù)大、穩(wěn)定性好、電阻率高，電阻與溫度之間最好呈線性關(guān)系。常用的有鉑熱電阻和銅熱電阻，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系為：
Rt＝R0(1＋At＋Bt2)，其中Rt為溫度t下的阻值，R0為0℃下的阻值，鉑熱電阻一般采用三線連接，其中一端接二根引線主要是為消除引線電阻對測量結(jié)果的影響。
鉑熱電阻實驗原理圖如圖26-1所示。鉑熱電阻與R1、R2、R4組成直流電橋，經(jīng)差動放大器放大后輸出電壓由數(shù)字電壓表顯示。
實驗二十七 銅電阻的溫度控制實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解銅熱電阻的特性與應(yīng)用。
二、實驗所用單元
加熱源、K型熱電偶、銅熱電阻、溫度控制單位、溫度傳感器實驗板、數(shù)字電壓表、萬用表（自備）
三、實驗原理及電路
實驗原理及電路圖參見實驗二十六，注意銅熱電阻接至橋路的C、D兩端。
實驗二十八 磁電式傳感器的特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)。
2、掌握磁電式傳感器的工作原理及應(yīng)用。
二、實驗所用單元
磁電式傳感器、差動放大器、低頻振蕩器、振動臺、直流穩(wěn)壓電源、示波器
實驗二十九 磁電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解磁電式傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。
二、實驗所用單元
磁電式傳感器探頭（內(nèi)附轉(zhuǎn)換電路）、電機（光電傳感器中）、電機調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、差動放大器、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時對磁電式傳感器探頭中線圈的磁通率造成明顯變化，探頭產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。
四、實驗步驟
1、固定好位移臺架，將磁電式傳感器探頭裝于傳感器支架上，將電機放入位移臺架的圓孔中，使探頭對準電機轉(zhuǎn)盤磁極。
2、將磁電傳感器探頭的兩根輸出信號接至差動放大器的輸入端，差動放大器輸出接至數(shù)字電壓表輸入端。
3、將數(shù)字電壓表切換開關(guān)撥到頻率檔，調(diào)節(jié)電機調(diào)速旋鈕，使電機轉(zhuǎn)動，觀察實驗現(xiàn)象。
實驗三十 磁電式傳感器的應(yīng)用實驗 *
磁電式傳感器是一種采用絕對測量原理的傳感器，因而不用找其它的相對靜止點，可以直接放在地面上測量振動。請設(shè)計一個簡易的裝置用來測量車床的振動。
實驗三十一 壓電加速度式傳感器的特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解壓電加速度式傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握壓電加速度式傳感器的工作原理及應(yīng)用。
二、實驗所用單元
壓電加速度式傳感器、壓電加速度轉(zhuǎn)換電路板、低頻振蕩器、振動臺、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、示波器
三、實驗原理及電路
壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器，其中有力敏元件，在壓力、應(yīng)力、加速度等外力作用下，壓電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn)非電量的測量。本實驗采用的傳感器的輸出信號與傳感器移動的加速度成正比，實驗電路框圖如圖31-1所示。
實驗三十二 光纖傳感器的位移特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解光纖位移傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握光纖傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。
二、實驗所用單元
光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射面、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
本實驗采用的是導(dǎo)光型多模光纖，它由兩束光纖混合成Y型光纖，探頭為半圓分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束，兩光束混合后的端部是工作端即探頭。由光源發(fā)出的光通過光纖傳到端部射出后再被測體反射回來，由另一束光纖接收光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓量，該電壓的大小取決于反射面與探頭的距離。
實驗三十三 光纖傳感器的振動實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解光纖位移傳感器的動態(tài)特性。
二、實驗所用單元
光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、低通濾波器、低頻振蕩器、振動臺、直流穩(wěn)壓電源、示波器
實驗三十四 光纖傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
一、實驗?zāi)康?br>
了解光纖位移傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。
二、實驗所用單元
光纖傳感器、光纖傳感器轉(zhuǎn)換電路板、電機（光電傳感器中）、電機調(diào)速裝備（光電傳感器轉(zhuǎn)換電路中）、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
利用光纖位移傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)體反射光的明顯變化產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。
實驗三十五 壓阻式壓力傳感器的特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解擴散硅壓阻式傳感器測量壓力的方法。
2、掌握擴散硅壓阻式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。
二、實驗所用單元
壓阻式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器轉(zhuǎn)換電路板、橡皮氣囊、儲氣箱、三通連接導(dǎo)管、壓力表、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
實驗三十六 壓阻式壓力傳感器的差壓測量實驗 *
一、實驗?zāi)康?br>
了解利用壓阻式壓力傳感器進行差壓測量的方法。
二、實驗所用單元
同實驗三十五
三、實驗原理
實驗三十六中所采用的壓力傳感器有兩個壓力輸入端，儲氣箱中的氣體壓力作用到傳感器中硅膜片的一側(cè)，另一側(cè)所受的壓力為大氣壓力。如果另一側(cè)也輸入可調(diào)節(jié)的氣壓，則可以進行差壓測量。
實驗三十七 超聲波傳感器的位移特性實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解超聲波在介質(zhì)中的傳播特性。
2、了解超聲波傳感器測量距離的原理與結(jié)構(gòu)。
3、掌握超聲波傳感器及其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。
二、實驗所用單元
超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收傳感器、超聲波傳感器轉(zhuǎn)換電路板、反射擋板、振動臺、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表
三、實驗原理及電路
超聲波傳感器由發(fā)射探頭與接收傳感器及相應(yīng)的測量電路組成。超聲波是在聽覺閾值以外的聲波，其頻率范圍在20KHz至60KHz之間，超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三種形式的振蕩波：橫波、縱波和表面波。本實驗以空氣為介質(zhì)，用縱波測量距離。發(fā)射探頭發(fā)出40KHz的超聲波，在空氣中傳播速度為344m/s，當超聲波在空氣中碰到不同介面時會產(chǎn)生一個反射波和折射波，其中反射由接收傳感器輸入測量電路，測量電路可以計算機超聲波從發(fā)射到接收之間的時間差，從而得到傳感器與反射面的距離。
實驗三十八 超聲波傳感器的應(yīng)用實驗 *
超聲波傳感器是一種非接觸式的位移傳感器，非常適用于距離報警的設(shè)備。請設(shè)計一個汽車的倒車雷達裝置，并進行說明。
實驗三十九 氣敏傳感器的原理實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解氣敏傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握氣敏傳感器的工作原理及其應(yīng)用。
二、實驗所用單元
氣敏傳感器、差動放大器、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、酒精棉花球（自備）
三、實驗原理及電路
氣敏元件及傳感器種類很多，其測量對象有氧、氫、氮、一氧化碳、二氧化碳、丁烷、甲烷、乙醇等，不同的測量對象有不同的原理。本實驗采用的是適用于測量乙醇濃度的氣敏傳感器，實驗電路如圖40-1所示。
氣敏元件由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成，氣敏元件固定在不銹鋼制成的腔體內(nèi)。它有6個針狀管腳，其中4個并聯(lián)成AB兩端用于輸出信號，另兩個r管腳用于提供加熱電流。
實驗四十 濕度式傳感器的原理實驗
一、實驗?zāi)康?br>
1、了解濕度傳感器的基本結(jié)構(gòu)。
2、掌握濕度傳感器的工作原理及其應(yīng)用。
二、實驗所用單元
濕度傳感器、位移臺架、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表、濕棉花球（自備）、干燥劑（自備）
三、實驗原理及電路
濕敏元件主要有電容式和電阻式兩種，電容式采用高分子薄膜為感濕材料，用微電子技術(shù)制作，其電容值隨濕度呈線性變化，再通過測量電路將電容轉(zhuǎn)換為電壓值。電阻式濕敏元件其電阻值的對數(shù)與相對濕度接近線性關(guān)系，可以用于測量相對濕度。
附錄一 計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用說明
計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集卡、計算機及數(shù)據(jù)采集軟件組成，可以利用計算機的強大數(shù)據(jù)處理功能對實驗結(jié)果進行分析。
一、采集系統(tǒng)的組成
1、數(shù)據(jù)采集卡
數(shù)據(jù)采集卡已安裝于儀器內(nèi)部，其采集的數(shù)據(jù)即為實驗設(shè)備上數(shù)字電壓表的信號輸入端。
技術(shù)指標為：12位A/D轉(zhuǎn)換；分辨率1/2048；采樣周期1ms～1000ms，可自行設(shè)定；采集方式分單次和連續(xù)兩種模式，單次模式用于采集一個靜態(tài)的數(shù)據(jù)，連續(xù)模式用于采集動態(tài)的連續(xù)數(shù)據(jù)。
2、實驗軟件
提供一張軟盤，運行軟盤中的setup.exe文件，按照提示進行安裝。
3、通訊約定
利用計算機的串行接口RS232，波特率28800，1個停止位，無奇偶校驗位。
二、實驗軟件的使用
1、實驗前先用隨機的通訊線將數(shù)據(jù)采集卡與計算機空閑的COM口相連。
2、在通訊設(shè)置選擇所連接的COM口。
3、在實驗箱上進行實驗操作，直到獲得實驗結(jié)果。
4、點擊"新建實驗"按鈕，在"新建實驗"窗口中設(shè)置好實驗信息。選擇采集方式分單次或連續(xù)。
單次采集每組最多采集30個數(shù)據(jù)，實驗結(jié)果曲線可以用實驗點、點間連線、擬合線三種方式任意顯示，可以同屏顯示幾組的實驗曲線用于進行比較，如電阻式傳感器的單臂、半橋、全橋特性的比較。
連續(xù)采集最高采樣頻率為1KHz，最長采集時間為10s。連續(xù)采集的實驗曲線可以按時間軸任意縮放。
5、點擊"開始實驗"按鈕，開始當前一次的實驗。單次采集時在實驗列表中選擇一個實驗點，在相應(yīng)的單元格中點擊左邊的"采集"按鈕，采集當前的實驗數(shù)據(jù)。連續(xù)采集時點擊"開始實驗"按鈕，立即開始當前一次的實驗并馬上開始采集，采集結(jié)果顯示在當前的實驗列表中，每次實驗最多可以做4次。
6、其他按鈕的功能
(1) "畫曲線"按鈕：按照實驗列表中的數(shù)據(jù)顯示實驗曲線，當數(shù)據(jù)實驗變化或更改設(shè)置后，都需要點擊"畫曲線"按鈕進行重畫。
(2) "保存實驗"按鈕：將實驗結(jié)果保存到文件中。
(3) "打開實驗"按鈕：打開用"保存實驗"按鈕保存的實驗結(jié)果。
(4) "打印"按鈕：將實驗結(jié)果打印出來，打印前應(yīng)檢查計算機的打印機設(shè)置。
(5) "幫助"按鈕：用于查看聯(lián)機幫助信息。
三、故障分析
1、不能進入軟件主界面：請檢查是否按要求將附帶的軟件正確安裝。
2、不能找開COM口：請檢查Windows系統(tǒng)中"調(diào)制解調(diào)器"選項中的"診斷"項目；檢查該COM口是否被占用或該COM口的中斷號是否與其他硬件有沖突。
3、不能進行采集：檢查實驗箱與計算機的通訊線是否正常連接或?qū)嶒炏涫欠耖_機。
附錄二 溫度控制儀表操作說明
一、各功能的調(diào)出順序
1、儀表通電后，經(jīng)過幾秒鐘后，PV窗口顯示測量值，SV窗口顯示設(shè)定值，進入正常工作狀態(tài)。
2、溫度的設(shè)定：按SET鍵，SV窗口的第一位高亮，其他位閃爍，按 鍵將高亮位移至需設(shè)定位，按排顯示SP（溫度設(shè)定值）。按 或
鍵直至將數(shù)字設(shè)定至所需值，再按SET鍵設(shè)定結(jié)束。
3、控制參數(shù)的設(shè)定：按SET鍵5秒鐘以上，PV窗口顯示控制參數(shù)的提示符（詳見控制參數(shù)一覽表），配合 、 或
鍵，使SV窗口顯示為所需要的值。繼續(xù)按SET鍵，PV窗口依次顯示各參數(shù)的提示符，可以繼續(xù)設(shè)定其他的參數(shù)，再按SET鍵5秒鐘以上，回到標準模式（無鍵按下30秒鐘后自動返回到標準模式）。
4、儀表控制參數(shù)的自整定功能：按SET鍵使PV窗口顯示"ATU"，按
鍵，SV窗口顯示"1"，按SET鍵5秒鐘，返回正常顯示模式，此時"AT"燈亮，儀表開始自整定，溫度經(jīng)過三波動后自整定結(jié)束，"AT"燈滅，儀表將以新的PID參數(shù)進行控制，并永久保存。
