傳感器與檢測技術實驗裝置

 

JG-152 傳感器與檢測技術實驗裝置

一、概述：

傳感器與檢測技術屬于自動化專業、電氣工程及其自動化專業及過程裝備與控制專業的技術基礎課程，對學生綜合運用所專業學知識有著關鍵的作用，傳感器與檢測技術實驗裝置是公司新推出的為傳感器及相關學科的教學實驗而開發的適應不同類別、不同層次的專業教學實驗設備，設備裝置針對課程的特點及現存的問題 ,對該課程的教學內容調整與教學方法改進進行了有益的探討，以期獲得更好的教學質量與效果,傳感器與檢測技術屬于典型的應用課程，要學習各種傳感器的原理，并掌握它的使用，在此基礎上掌握搭建檢測系統的方法，單靠理論的學習必定是有差距的。而實驗課時不充裕，實驗重點講述傳感器的實物應用。增加實際案例是學生能夠對傳感器的應用有更感性的認識。

采用多媒體課件教學軟件，一方面可以省去教師用于黑板板書的大量時間，克服課時減少的問題;另一方面，以動畫的形式生動形象的演示傳感器的工作原理，展示所學傳感器的各種照片、復雜檢測系統的原理圖或線路圖，使學生能夠直觀地認識傳感器，更容易理解傳感器的工作原理和應用。傳感器與檢測技術實驗裝置設備主要是為了提高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，加深學生對課堂教學中理論、概念的感性認識。以往該課程的實驗內容大部分為原理性、驗證性的實驗，學生容易感到枯燥無味，毫無學習積極性，很少有學生進行獨立思考并發現問題，實驗效果極不理想。為了改變這種模式化的教育，將實驗內容由傳統的驗證性實驗調整為設計開發型實驗。在實驗教學中根據客觀條件在適當減少驗證性實驗的基礎上，增加了開拓性實驗項目以及設計綜合性實驗。傳感器與檢測技術實驗裝置可完成 “傳感器原理與應用”、“自動檢測技術”、“ 工業自動化 儀表與 控制 ” 、 “非電量 電測 技術 ” “工程檢測技術及應用” 等課程的教學實驗。 為各高等院校、中專與職業技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗室設備。

二、產品特點：

1 、安全性強

實驗用電設有 漏電保護 及熔絲短路保護， 直流電源設置 短路 保護電路，可顯示正常、故障狀況，確保學生在誤操作后不會損壞設備并保證學生的人身安全。實驗電源還采用專用的連接線，以保證學生不會插錯電源損壞設備。

2 、擴展性強

主控臺功能強大，傳感器處理電路采用掛件式模塊化設計，傳感器采用獨立安裝方式，學校選購時可根據要求增減實驗項目。實驗項目還可根據新產品的開發不斷拓展。該設備可作為學生課程設計，畢業設計和開發性實驗的平臺。

3 、精度高

傳感器結構接近于工業檢測傳感器，有較高的精度，使實驗內容更接近實際應用，及便于用計算機作實驗的特性分析及控制。

實驗時處理電路模塊掛在主控臺上，傳感器裝在專用穩固的支架上。解決了直接把傳感器裝在不穩固的模塊面板上所造成的誤差。

穩壓電源精度高，紋波系數小 。頻率及轉速顯示采用高精度的等精度頻率計使在不同頻率段保證一致的精度。直流電壓表采用數字式高阻抗多量程儀表。直鍵開關轉換，具有內測、外測功能。

4 、通用性強

本裝置綜合了目前國內各類學校傳感器類課程的實驗內容，能滿足各類學校相應課程的實驗教學。

5 、配套性強

從傳感器、測量儀表、專用電源、溫度源、氣源、振動源、轉動源、信號源、數據采集控制器到實驗連接線等均配套齊全，其性能、精度及規格均密切結合實驗的需要進行配套。

6 、可靠性強

主控臺采用鐵質雙層亞光密紋噴塑結構；結構牢固美觀。 采用 新型實驗連接線；彈性接觸， 接線 可靠，牢固不宜拉斷 。

7 、直觀性強

主控臺功能分布采用分塊式結構形式，布置合理，接線方便。面板示意、圖線分明。轉換電路模塊正面印有傳感器及電路原理圖、傳感器采用透明有機玻璃制作，便于學生認識及操作。

三、技術參數

•  輸入電源： AC220V ± 5 % 50 ± 1Hz

•  額定電流： ≤ 5A

•  相對溫度： -5 ℃～ 40 ℃ 相對濕度：＜ 75%（25℃）

•  外形尺寸：長 ×寬×高 =1450 × 700 × 1230 m m 3

四、主控臺性能指標

1、主控制屏

控制屏為鐵質噴塑結構， 實驗用電設有 漏電保護 及熔絲短路保護， 直流電源設置 短路 保護電路，確保學生在誤操作后不會損壞設備并保證學生的人身安全。還 提供 專用電源、溫度源、氣源、振動源、轉動源、信號源、數據采集控制器 , 各種測試儀表等。其技術要求如下：

（ 1）多路穩壓直流電源： 提供高穩定 、 小紋波系數 ± 15V、＋5V、 ± 2V ～ ± 10V可調、 2 V ～ +24V可調 四路 直流穩壓電源 。具有過流保護及短路保護功能，可顯示正常、故障狀態。

（ 2）信號源： 可調音頻信號源 0.4kHz～10kHz；可調低頻信號源1Hz～30Hz 。 信號 源 采用大規模集成電路，電位器調頻，具有穩幅、失真小、頻帶寬、穩定可靠特點，數字化 等精度 顯示，使讀數更加精確、方便。

（ 3）轉動源控制： 控制轉動源轉速， 2 V ~ +24V 輸出，數字式電壓顯示 。

（ 4）等精度頻率/轉速表： 可測量頻率（具 有內測與外測功能） 、轉速 。 采用高精度的等精度頻率計，使在不同頻率段保證一致的精度。頻率 測量范圍為 1 ~100KHz, 轉速測量范圍為 1 ~100000 轉 / 分。

（ 5）直流電壓表： 測量范圍為 0 ～ 20 V，量程為 2 00 m V ,2 V， 20 V，四檔直鍵開關切換，具 有內測與外測功能 ，輸入阻抗大，精度高，三位半數顯。

（ 6） 溫度源 ： 控制溫度源溫度， 采用 高精度 智能化 PID調節溫度控制儀表 控制 。 多種

輸入輸出規格，人工智能調節以及參數自整定功能，先進控制算法，溫度控制精度 0.5級 ，溫度 < 200℃ ( 可調 )。

（ 7） 轉動源 ：轉動盤速度 0～ 24 00轉/分(可調) ，與光纖、光電、渦流、磁電、霍爾傳感器等配合進行測速實驗。

（ 8） 振動源 ：振動梁采用雙平衡式懸臂梁結構，梁端裝有永久磁鋼， 振動 梁頻率 1 Hz~30Hz(可調) 。共振頻率 12Hz左右。

（ 9）氣源： 手動 氣壓源 0～20kpa ，裝有 氣壓表 。

（ 10）傳感器固定架： 裝有 螺旋測微器。

（ 11 ）計時器： 0~9999s ，精確到 0.1s 。

（ 12） 數據采集卡及處理軟件 ： 數據采集卡采用 USB 接口 、 12 位 A/D 轉換、采樣速度 10 萬次 / 秒，采樣速度可以選擇。采樣方式分單步采樣、定時采樣、連續采樣，具有虛擬儀表功能。提供的處理軟件有良好的計算機顯示界面，可以進行實驗項目選擇與編輯，數據采集，特性曲線的分析、比較、文件存取、打印等 功能，更注重根據不同信號設定采集的速率、定時單步采樣周期 。 軟件還具備虛擬示波器功能。

（ 13）、附加說明： 控制屏的正面右邊設有一個大凹槽，能容納四個模塊，實驗時把要用得模塊掛上，足夠滿足一個系統的實驗內容，拆卸方便。

  2、實驗桌

實驗桌 桌面主材料采用三聚氰胺貼面板，臺面材料采用貼面防火板，造型美觀大方。桌面有防火、絕緣、防水、防污、耐磨等功能。桌面右方 預 留有顯示器安放位置， 實驗桌設有兩個抽屜，一個用于放置鍵盤、一個用于放置傳感器元件、工具、連接線、資料等；實驗桌右下方可放置計算機，左下方可放置模塊。桌面用于安裝控制屏并提供一個寬敞的工作臺面。

  3、處理電路模塊

SM-1公共模塊： 有移相器（ Δφ±40°）、相敏檢波器（0-360°C）、低通濾波器（FT≤35Hz）組成。

SM-2 應變傳感器實驗模塊： 有應變式傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-3差動變壓器實驗模塊： 有差動變壓器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-4電容式傳感器實驗模塊： 有電容式傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-5霍爾式傳感器實驗模塊： 有霍爾式傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-6壓電式傳感器實驗模塊: 有壓電式傳感器及原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-7電渦流傳感器實驗模塊: 有電渦流傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-8溫度傳感器實驗模塊: 有溫度傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-9壓力傳感器實驗模塊： 有壓力傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-10光纖傳感器實驗模塊: 有光纖傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-11氣敏傳感器實驗模塊: 有氣敏傳感器及原理圖與處理電路原理圖及各測試點。燈光顯示濃度。

SM-12濕敏傳感器實驗模塊: 有濕敏傳感器及原理圖與處理電路原理圖及各測試點。燈光顯示濕度。

SM-13超聲位移傳感器實驗模塊: 有超聲位移傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-14扭矩傳感器實驗模塊： 有扭矩傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-17熱釋電傳感器實驗模塊： 有熱釋電傳感器原理圖與處理電路原理圖及各測試點。

SM-18 硅光電池 實驗模塊：

SM-19 光柵位移傳感器 實驗模塊：

5、傳感器器件技術指標 ( 參考值 )

序號	名 稱	量 程	精 度	實驗內容	備注
1	電阻應變式傳感器	0-500 g(200g)	± 0.5%	1- 6，9	簡易電子稱，裝加熱器
2	差動變壓器	± 5mm	± 1%	10-13
3	電容式傳感器	±3 mm	± 1%	14-15
4	霍爾式位移傳感器	±3 mm	± 2%	16-19
5	霍爾式轉速傳感器	0-2400 轉/分	± 3%	20
6	磁電式傳感器	0-2400 轉/分	± 1%	21-22
7	壓電式傳感器	1-30Hz	± 2%	23
8	電渦流位移傳感器	≥1 mm	± 3%	24-29
9	K型熱電偶	0-800 ℃	± 3%	3 0
10	E型熱電偶	0-800 ℃	± 3%	3 0
11	集成溫度傳感器	-55 ～ +150 ℃	± 2%	32
12	P t 100鉑電阻	0-800 ℃	± 2 %	33	三線制
13	Cu50銅電阻	-55 - 1 00 ℃	±3 %	33
14	PN 結溫度傳感器	0-200℃	±3 %	35
15	正溫熱敏電阻	0-200℃	±3 %	36
16	負溫熱敏電阻	0-200℃	±3 %	37
17	光電轉速傳感器	0-2400/ 分	≤ 1%	38-39
18	光敏電阻	電阻隨照度變	±3 %	40
19	熱釋電傳感器	1-5m		41
20	擴散硅壓力傳感器	0-50kpa	± 2%	42-43	差壓
21	光纖位移傳感器	0- 3 mm	± 2%	45-47
22	氣敏傳感器	50-2000PPm		48	對酒精敏感
23	濕敏傳感器	10-95%RH	± 5%	49
24	硅光電池	0-600LUX	±3 %	50
25	超聲波位移傳感器	30～30 0cm	± 1cm	51-52
26	PSD位置傳感器	± 2mm	± 2%	53-55
27	扭矩傳感器	25N.m	± 1%	56-57
28	CCD電荷耦合器件	測Φ3-6 mm 直徑	2%	58-59
29	光柵位移傳感器	0-100 mm	0.5%	60

五、實驗項目

實驗 一 金屬箔式應變片 ——單臂電橋性能實驗

實驗 二 金屬箔式應變片 ——半橋性能實驗

實驗 三 金屬箔式應變片 ——全橋性能實驗

實驗 四 金屬箔式應變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗

實驗 五 金屬箔式應變片 ——溫度影響實驗

實驗 六 直流全橋的應用 ——電子秤實驗

實驗 七 移相器實驗

實驗 八 相敏檢波器實驗

實驗 九 交流信號激勵的稱重傳感器實驗

實驗 十 差動變壓器的性能實驗

實驗十 一 激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗

實驗十 二 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗

實驗十 三 差動變壓器的應用 ——振動測量實驗

實驗十 四 電容式傳感器的位移特性實驗

實驗十 五 電容傳感器動態特性實驗

實驗十 六 直流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗

實驗十 七 交流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗

實驗十 八 霍爾式傳感器振動測量實驗 *

實驗十 九 霍爾式傳感器的應用 ——電子秤實驗

實驗二 十 霍爾測速實驗

實驗二十一 磁電式轉速傳感器的測速實驗

實驗二十二 用磁電式傳感器測量振動實驗 *

實驗二十三 壓電式傳感器測量振動實驗

實驗二十四 電渦流傳感器的位移特性實驗

實驗二十五 被測體材質對電渦流傳感器的特性影響實驗

實驗二十六 被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗

實驗二十七 電渦流傳感器測量振動實驗

實驗二十八 電渦流傳感器的應用 ——電子秤實驗

實驗二十九 電渦流傳感器測轉速實驗 *

實驗三十 K 、 E 型熱電偶溫度特性實驗

實驗三十一 熱電偶冷端溫度補償實驗 *

實驗三十二 集成溫度傳感器的溫度特性實驗

實驗三十三 pt100 熱電阻溫度特性實驗

實驗三十四 Cu50 熱電阻溫度特性實驗

實驗三十五 PN 結溫度 傳感器 溫度特性實驗

實驗三十六 正溫熱敏電阻 溫度特性實驗

實驗三十七 負溫熱敏電阻 溫度特性實驗

實驗三十八 光電轉速傳感器的轉速測量實驗

實驗三十九 利用光電傳感器測轉速的其它方案 *

實驗 四 十 光敏電阻演示實驗

實驗四十一 熱釋電紅外傳感器 特性實驗

實驗四十二 擴散硅壓阻壓力傳感器的壓力測量實驗

實驗四十三 擴散硅壓阻壓力傳感器差壓測量實驗 *

實驗四十四 氣體流量的測定 *

實驗四十五 光纖傳感器的位移特性實驗

實驗四十六 光纖傳感器測量振動實驗

實驗四十七 光纖傳感器的測速實驗

實驗四十八 對酒精敏感的氣敏傳感器的原理實驗

實驗四十九 濕度傳感器的實驗

實驗五 十 硅光電池 演示實驗

實驗五十一 超聲波傳感器測量距離實驗

實驗五十二 超聲波傳感器的運用 *

實驗五十三 PSD 位置傳感器測定位置實驗

實驗五十四 PSD 位置傳感器微振動測量實驗

實驗五十 五 PSD 位置傳感器用于自動定位系統 *

實驗五十 六 扭矩傳感器的性能實驗

實驗五十 七 扭矩傳感器的不同形式 *

實驗五十 八 CCD 電荷耦合器件測定直徑實驗

實驗五十 九 光學系統對 CCD 測徑系統的影響 *

實驗六 十 光柵傳感器莫爾條紋的細分、計數實驗

備注： 帶 * 號實驗為思考實驗，由學生自己動手組建。