2016中南大学传感与检测技术实验指导书

《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...............................................17实验三应变片全桥特性实验...............................................18实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较...................................19实验五电感式传感器的性能实验...........................................20实验六电感式传感器零点残余电压补偿实验.................................23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.......................28实验十霍尔式传感器位移特性实验.........................................29实验十一光纤传感器的位移特性实验.......................................32实验十二超声波测距实验.................................................35实验十三压电式传感器测振动实验.........................................37实验十四光敏电阻的光电特性实验.........................................41实验十五光敏二极管的光电特性...........................................43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...............................................46实验十八气敏传感器实验.................................................48实验十九湿敏传感器实验.................................................49实验二十压阻式压力传感器的压力测量实验................................51实验二十一K热电偶测温特性实验.........................................53实验二十二Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验.............................58实验二十三霍尔开关式传感器测转速实验..................................62实验二十四磁电式传感器测转速实验......................................63实验二十五光电传感器测转速实验........................................66实验二十六智能转速控制系统的设计..............................................................................68传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明1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、＋1.2V～＋12V可调等)；传感器的输出口单元；音频振荡器（0.4KHz～10KHz可调）和低振荡器(1Hz～30Hz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传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明2芯线连接（提供高稳定的±15V、±5V、地）。4、信号源1）温度源＜150℃（可调）；2）振动源1Hz～30Hz；3）转动源0～5000r/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：AC220V50Hz功率0.2kW实验箱尺寸为525×475×220(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0～200g±1%350Ω2差动变压器±6mm±2%10Ω左右3电涡流位移传感器2.5mm±2%10Ω左右4霍尔式位移传感器±5mm±3%输入端800Ω左右输出端400Ω左右5光纤位移传感器1.5mm±5%1-3kΩ6超声波移传感器100cm7光敏电阻暗阻≥5M，亮阻≤1KΩ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50～2000PPm12湿敏传感器10～95%RH13扩散硅压力传感器0～40kpa±1%14Pt100铂电阻常温～150℃±4%三线制15K型热电偶常温～150℃±4%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5000转/分±0.5%19压电式传感器传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明31.3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10V9、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/win71.3.2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：传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明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。传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明5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”。1.3.3系统需求1.操作系统：XP/win7简体中文版2.IntelPentiumⅢ500MHz或AMDAthlon700MHz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0～5V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个按键组传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明6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——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。传感器与检测技术实验指导书第一章传感器实验仪使用说明7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