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传
感
器
实
验
讲
义
江西师范大学物理与通信电子学院
2007-3-5
目 录
第一章 产品说明
第二章 实验指导
一、金属箔式应变片性能—单臂电桥
二、金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较
三、相敏检波器实验
四、交流全桥的应用—电子秤
五、差动变压器(互感式)的性能
六、电涡流传感器的静态标定
七、电涡流传感器的应用—振幅测量
八、霍尔式传感器的直流激励特性
九、霍尔传感器的应用—电子秤
十、压电传感器的动态响应实验
十一、光纤位移传感器静态实验
十二、光电开关的转速测量实验
第一章 产品说明
一、CSY传感器实验仪简介(CSY-910、910A、998A、998A+、998B、998B+等六种型号)
实验仪主要由四部分组成:传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。
传感器安装台部分:装有双平行振动梁(应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢)、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台(圆盘)测微头及支架、振动圆盘(圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感的可动芯子)、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒,热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒,具体安装部位参看附录三。
显示及激励源部分:电机控制单元、主电源、直流稳压电源(±2V - ±10V分5档调节)、F/V数字显示表(可作为电压表和频率表)、(5mV-500mV)、音频振荡器、低频振荡器、±15V不可调稳压电源。
实验主面板上传感器符号单元:所有传感器(包括激振线圈)的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中,实验时传感器的输出信号(包括激振线圈引入低频激振器信号)按符号从这个单元插孔引线。
处理电路单元:电桥单元、差动放大器、电容变换放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。
二、主要技术参数、性能及说明
(一)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V0可做静态或动态测量。
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。(或采用标准双孔悬臂梁传感器应变梁)
1.差动变压器(电感式)
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.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.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.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.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.热敏电阻
半导体热敏电阻NTC:温度系数为负,25℃时为10KΩ。
7.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-2.5kΩ 2×60股Y形、半圆分布。
8.半导体扩散硅压阻式压力传感器
量程:10Kpa(差压) 供电:≤6V
美国摩托罗拉公司生产的MPX型压阻式差压传感器。
9、压电加速度计
PZT-5压电晶片和铜质量块构成。谐振频率:≥10KHZ,电荷灵敏度:q≥20pc/g。
10.应变式传感器
箔式应变片电阻值:350Ω、应变系数:2,平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有4片应变片,受力工作片分别用符号↑ 和 ↓ 表示。在910、998B型仪器中,横向所贴的两片为温度补偿片,用符号 表示。
11.PN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/℃。
12.磁电式传感器
0.21φ×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
13.气敏传感器
MQ3(酒精):测量范围:50-200ppm。
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