传感器系统综合实验台.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流传感器系统综合实验台.精品文档.CSY2001B型传感器系统综合实验台使实用验说指明导浙江大学仪器科学与工程学系 检测技术研究所服务电话： 0571-87953109 87951189目 录CSY2001B型传感器系统综合实验台使用说明3实验一 金属箔式应变计性能应变电桥7实验二 金属箔式应变计三种桥路性能比较9实验三 双孔应变传感器称重实验10实验四 金属箔式应变计的温度效应及补偿11实验五 半导体应变计性能12实验六 半导体应变计直流半桥测试14实验七 金属箔式应变计与半导体应变计性能比较15实验八 移相器实验16实验九 相敏检波器实验1

2、8实验十 金属箔式应变计组成的交流全桥19实验十一 交流信号激励的称重传感器实验21实验十二 交流激励频率对全桥的影响22实验十三 交流全桥振幅测量实验23实验十四 MPX扩散硅压阻式传感器23实验十五 温度传感器热电偶测温实验25实验十六 温度传感器热电偶标定26实验十七 温度传感器铂热电阻28实验十八 温度传感器PN结温敏二极管29实验十九 温度传感器半导体热敏电阻29实验二十 温度传感器集成温度传感器31实验二十一 电感式传感器差动变压器性能32实验二十二 差动变压器零残电压的补偿34实验二十三 电感式传感器差动变压器的标定35实验二十四 差动变压器的振动测量36实验二十五 差动变压器的

3、应用电子秤37实验二十六 电感传感器差动螺管式传感器位移测量38实验二十七 差动螺管式电感传感器振幅测量39实验二十八 激励频率对电感传感器的影响40实验二十九 光电传感器光敏电阻实验41实验三十 光电传感器光电开关（红外发光管与光敏三极管）42实验三十一 光电传感器热释电红外传感器473实验三十二 PSD光电位置传感器实验45实验三十三 光纤传感器位移测量46实验三十四 光纤传感器动态测量48实验三十五 光纤传感器转速测量48实验三十六 霍尔式传感器直流激励特性49实验三十七 霍尔传感器交流激励特性50实验三十八 霍尔传感器振幅测量51实验三十九 电涡流传感器静态标定52实验四十 被测材料对

4、电涡流传感器特性的影响54实验四十一 电涡流传感器振幅测量54实验四十二 电涡流传感器测转速实验55实验四十三 磁电式传感器性能56实验四十四 压电加速度传感器性能57实验四十五 电容式传感器性能58实验四十六 湿敏传感器湿敏电容实验59实验四十七 湿敏传感器湿敏电阻实验61实验四十八 气敏传感器演示实验62实验四十九 光栅传感器衍射演示及测距实验63实验五十 综合传感器力平衡式传感器实验64实验五十一 双平行梁的动态特性正弦稳态影响66实验五十二 CCD电荷耦合传感器测径实验67实验五十三 CCD摄像法的应用-莫尔条纹记数 68实验五十三 微机检测与转换数据采集与处理69使 用 说 明CSY

5、2001B型传感器系统综合实验台为完全模块式结构，分主机、实验模块和实验桌三部分。根据用户不同的需求分为基本型和增强性两种配置。主机由实验工作平台，传感器综合系统、高稳定交、直流信号源，温控电加热源，旋转源、位移机构、振动机构、仪表显示、电动气压源、数据采集处理和通信系统（RS232接口）、实验软件等组成。全套12个实验模块中均包含一种或一类传感器及实验所需的电路和执行机构（位移装置均由进口精密导轨组成，以确保纯直线性位移），实验时模块可按实验要求灵活组合，仪器性能稳定可靠，方便实用。传感器包括：（基本型含24种传感器，序号1.1-1.24。增强型含28种传感器，序号1.1-1.28）1.1

6、金属箔式应变传感器（箔式应变片 工作片4片；温度补偿片2片,应变系数：2.06，精度2%）1.2 称重传感器（标准商用双孔悬臂梁结构，量程0500g，精度2%）1.3 MPX扩散硅压阻式压力传感器（差压式，量程050KP，精度3%）1.4 半导体应变传感器（BY350，工作片2片，应变系数120）1.5 标准K分度热电偶，（量程0800，精度3%）1.6 标准E分度热电偶，（量程0800，精度3%）1.7 MF型半导体热敏传感器（负温度系数，25时电阻值10K）1.8 Pt100铂热电阻（量程0800，精度5%）1.9 半导体温敏二极管（精度5%）1.10 集成温度传感器（电流型，精度2%）1

7、.11 光敏电阻传感器（cds器件，光电阻2M.1.12 光电转速传感器（近红外发射-接收量程02400转/分）1.13 光纤位移传感器（多模光强型，量程2mm,在其线性工作范围内精度5%）1.14 热释电红外传感器（光谱响应715m，光频响应0.510HZ）。1.15 半导体霍尔传感器(由线性霍尔元件与梯度磁场组成。工作范围：位移2mm，精度5%)1.16 磁电式传感器（动铁与线圈）1.17 湿敏电阻传感器（高分子材料，工作范围595%RH，）1.18 湿敏电容传感器（高分子材料，工作范围595%RH）1.19 MQ3气敏传感器（酒精气敏感，实验演示用）1.20 电感式传感器（差动变压器，量

8、程5mm,精度5%）1.21 压电加速度传感器（PZT压电陶瓷与质量块。工作范围530HZ ）1.22 电涡流传感器（线性工作范围1mm,精度3%）1.23 电容传感器（同轴式差动变面积电容，工作范围3mm,精度2%）1.24 力平衡传感器（综合传感器系统）1.25 PSD光电位置传感器（增强型选配单元，PSD器件与激光器组件，采用工业上的三角测量法，量程25mm，精度0.1%）1.26 激光光栅传感器（增强型选配单元，光栅衍射及光栅莫尔条纹，莫尔条纹精密位移记数精度0.01mm）1.27 CCD图象传感器（增强型选配单元，光敏面尺寸：1/3英寸。采用计算机软件与CCD传感器配合，进行高精度物

9、径及高精度光栅莫尔条纹位移自动测试。）1.28 超声波测距传感器（增强型选配单元，量程范围30600mm，精度10mm）主机配置：2.1 直流稳压电源：（传感器工作直流激励源与实验模块工作电源）+2V+10V分五档输出，最大输出电流1.5A+15V（12V） 、最大输出电流1.5A；激光器电源。2.2 音频信号源：（传感器工作交流激励源）0.4KHz-10KHz输出连续可调，最大Vp-p值20V。 00、1800端口反相输出 00、LV端口功率输出，最大输出电流1.5A1800端口电压输出，最大输出功率300mw2.3 低频信号源：（供主机位移平台与双平行悬臂梁振动激励，实现传感器动态测试）1

10、Hz30Hz输出，连续可调，最大输出电流1.5A，最大Vp-p值20V，激振I（双平行悬臂梁）、激振II（圆形位移平台）的振动源。转换纽子开关的作用：（请特别注意）当倒向V0侧时，低频信号源正常使用，V0端输出低频信号，倒向Vi侧时，断开低频信号电路，V0 端无低频信号输出，停止激振、的激励。Vi作为电流放大器的信号输入端，输出端仍为V0端。激振不工作时激振选择开关应位于置中位置。2.4 温控电加热源：（温度传感器加热源）由E分度热电偶控温的300W电加热炉，最高控制炉温400，实验控温200。交流220V插口提供电炉加热电源，作为温度传感器热源、及热电偶测温、标定和传感器温度效应的温度源等。

11、2.5 旋转源：（光电、电涡流传感器测转速之用）低噪声旋转电机，转速0-2400转/分，连续可调。（特别注意：电机不工作时纽子开关应置于“关”，否则直流稳压电源-2V会无输出）。2.6 气压源：（提供压力传感器气压源）电动气泵，气压输出20KP，连续可调。手动加压气囊：可加压至满量程40KP，通过减压阀调节气压值。仪表显示部分：3.1 电压/频率表：3 1/2位数字表、电压显示分02V、020V两档；频率显示分02KHz、020KHz两档，灵敏度50mv。3.2 数字式温度表：（E分度）温度显示：0-800（用其他热电偶测温时应查对相应的热电偶分度表）。3.3 气压表： 0-40KP（0-30

12、0mmHg）显示。计算机通信与数据采集：4.1 通信接口：标准RS232口，提供实验台与计算机通信接口。4.2 数据采集卡：12位A/D转换，采集卡信号输入端为电压/频率表的“IN”端，采集卡频率输入端为“转速信号入”口。实验模块包含：（基本型含9个模块，序号5.1-5.9，增强型含12个模块，序号5.1-5.12，每个模块包含一种或一类传感器，使用方便）5.1 实验公共电路模块：提供所有实验中所需的电桥、差动放大器、低通滤波器、电荷放大器、移项器、相敏检波器等公用电路。5.2 应变式传感器实验模块（包含电阻应变及压力传感器）：金属箔式标准商用称重传感器（带加热及温度补偿）、悬臂梁结构金属箔式

13、、半导体应变、MPX扩散硅压阻式传感器、放大电路。5.3 电感式传感器实验模块：差动变压器、螺管式传感器、高精度位移导轨、放大电路。5.4 电容式传感器实验模块：同轴式差动电容组成的双T电桥检测电路，精密位移导轨。5.5 光电传感器实验模块：光纤位移传感器与光电耦合器、光敏电阻及信号变换电路，精密位移导轨、电机旋转装置。5.6 霍尔传感器实验模块：霍尔传感器、梯度磁场、变换电路及日本进口高精度位移导轨。5.7 温度传感器实验模块：提供7种温度传感器及变换电路，可控电加热炉。5.8 电涡流传感器实验模块：电涡流探头、变换电路及日本进口精密位移导轨。5.9 湿敏气敏传感器实验模块：高分子湿敏电阻、

14、湿敏电容、MQ3气敏传感器及变换电路。5.10 PSD光电位置传感器实验模块：PSD器件及激光器组件、日本进口精密位移导轨，高倍放大器。（增强型单元）5.11 CCD 图象传感器及光栅测试实验模块：CCD传感器、光栅莫尔条纹位移传感器及计机测试软件、日本进口精密位移导轨。（增强型单元）5.12 超声波传感器测距实验模块：超声波发射-接收探头、精密位移装置及时间-距离变换显示电路，直接显示探测距离（cm）及时间（s）（增强型单元）主机工作台上装置的传感器有:磁电式、压电加速度、半导体应变（2片）、金属箔式应变（工作片4片，温度补偿片2片）、衍射光栅（增强型）。双平行悬臂梁旁的支柱安装有螺旋测微仪

15、，可带动悬臂梁上下位移。圆形位移（振动）平台旁的支架可安装电感、电容、霍尔、光纤、电涡流等传感器探头，在平台振动时进行动态实验。2001B型主机与实验模块的连接线采用了高可靠性的防脱落插座及插头。实验连接线均用灯笼状的插头及配套的插座，接触可靠，防旋防松脱，并可在使用日久断线后重新修复（特别注意：在本型仪器上请勿同时使用旧型号的可锁紧连接线，以免损坏新型连接线及造成插座松动）。实验桌的传感器模块柜平时放置实验模块，抽屉中可放置传感器探头与配件。实验操作须知：1、 使用本仪器前，请先熟悉仪器的基本状况，对各传感器激励信号的大小、信号源、显示仪表、位移及振动机构的工作范围做到心中有数。主机面板上的

16、纽子开关都应选择好正确的倒向。2、 了解测试系统的基本组成：合适的信号激励源传感器处理电路（传感器状态调节机构）仪表显示（数据采集或图象显示）3、 实验操作时，在用实验连接线接好各系统并确认无误后方可打开电源，各信号源之间严禁用连接线短路，主机与实验模块的直流电源连接线插头与插座连接时尤要注意标志端对准后插入，如开机后发现信号灯、数字表有异常状况，应立即关机，查清原因后再进行实验。4、 实验连接线插头为灯笼状簧片结构，插入插孔即能保证接触良好，不须旋转锁紧，使用时应避免摇晃。为延长使用寿命，操作时请捏住插头连接叠插。5、 实验指导中的“注意事项”不可忽略。传感器的激励信号不准随意加大，否则会造

17、成传感器永久性的损坏。6、 本实验仪为教学实验用仪器，而非测量用仪器，各传感器在其工作范围内有一定的线性和精度，但不能保证在整个信号变化范围都是呈线性变化。限于实验条件，有些实验只能做为定性演示（如湿敏、气敏传感器），能完成实验指导书中的实验内容，则整台仪器正常。7、 本仪器的工作环境温度40，需防尘。实验一 金属箔式应变计性能应变电桥实验目的：1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。3、比较各桥路间的输出关系。实验原理： 本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发

18、生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为R1/ R1、R2/ R2、R3/ R3、R4/ R4 ，当使用一个应变片时，；当二个应变片组成差动状态工作，则有；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，。 实验所需部件： 直流稳压电源+4V、应变式传感器实验模块、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表实验步骤：1、连接主机与模块电路电源连接线

19、，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。（图1）2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图（1）将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为模块上的固定标准电阻，R为应变计（可任选上梁或下梁中的一个工作片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。3、确认接线无误后开启主

20、机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。调节模块上的WD电位器，使桥路输出为零。4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表：位移mm 电压V根据表中所测数据在坐标图上做出VX曲线，计算灵敏度S：S=。注意事项：1、实验前应检查实验连接线是否完好，学会正确插拔连接线，这是顺利完成实验的基本保证。2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪

21、器后方能读取测试系统输出电压数，否则虽然没有改变刻度值也会造成微小位移或人体感应使电压信号出现偏差。4、因为是小信号测试，所以调零后电压表应置2V档。实验二 金属箔式应变计三种桥路性能比较实验原理：已知单臂、半桥和全桥电路的R分别为R/ R、2R/ R、4R/ R。根据戴维南定理可以得出测试电桥近似等于ER，电桥灵敏度Ku=V/R/R，于是对于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥的灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。实验所需部件：直流稳压电源（+4V）、应变式传感器实验模块、贴于悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表。实验步骤：1、

22、在完成实验一的基础上，依次将图（1）中的固定电阻R1，换接应变计组成半桥、将固定电阻R2 、R3，换接应变计组成全桥。2、重复实验一中实验3-4步骤，完成半桥与全桥测试实验。3、在同一坐标上描出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。注意事项：应变计接入桥路时，要注意应变计的受力方向，一定要接成差动形式，即邻臂受力方向相反，对臂受力方向相同，如接反则电路无输出或输出很小。实验三 双孔悬臂梁应变传感器称重实验实验原理：本实验选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，灵敏度高，性能稳定，四个特性相同的应变片贴在如图所示位置，弹性体的结构决定了R1和R3、R2 和R4的受力方向分别相同，因

23、此将它们串接就形成差动电桥。（弹性体中间上下两片为温度补偿片）当弹性体受力时，根据电桥的加减特性其输出电压为：实验所需部件：直流稳压电源、应变式传感器实验模块、双孔悬臂梁称重传感器，称重砝码（20克/个）、数字电压表。（图2）实验步骤：1、观察称重传感器弹性体结构及贴片位置，连接主机与实验模块的电源连接线，按照实验一、二的方法连接测试系统，开启主机电源，调节电桥WD调零电位器使无负载时的称重传感器输出为零。2、逐一将砝码放上传感器称重平台，调节增益电位器，使V0端输出电压与所称重量成一比例关系，记录W（克）与V（mv）的对应值，并填入下表：W(克)V（mv） 3、记录W与V值，并做出V-W曲线

24、，进行灵敏度、线性度与重复性的比较。4、与双平行悬臂梁组成的全桥进行性能比较。注意事项：称重传感器的激励电压请勿随意提高。注意保护传感器的引线及应变片使之不受损伤。实验四 箔式应变计的温度效应及补偿实验原理： 当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。 为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。本实验中采用的是电桥补偿法，图（3）所示。 （图3）实验所需部件：贴于双平行悬臂梁（或双孔悬臂梁）上的温度补偿片（一片）、金属箔式应变片（一片）、直流稳压

25、电源（+4V），应变式传感器实验模块、电压表、应变片加热器（双平行悬臂梁的加热开关位于主机面板的温控单元）、温度计（自备）实验步骤：1、按图（1）接成单臂应变电桥，开启主机电源，调整系统输出为零。记录环境温度。2、开启“应变加热”电源，观察电桥输出电压随温度升高而发生的变化，待加热温度达到一个相对稳定值后（加热器加热温度约高于环境温度30），记录电桥输出电压值，并求出大致的温飘V/T，然后关闭加热电源，待其冷却。4、将电桥中接入的一个固定电阻换成一片与应变片在同一应变梁上的补偿应变片，重新调整系统输出为零。5、开启“应变加热”电源，观察经过补偿的电桥输出电压的变化情况，求出温飘，然后与未进行补

26、偿时的电路进行比较。注意事项：在箔式应变片接口中，从左至右6片箔式片分别是：第1、3工作片与第2、4工作片受力方向相反，第5、6片为上、下梁的补偿片，请注意应变片接口上所示符号表示的相对位置。“应变加热”源温度是不可控制的，只能达到相对的热平衡。实验五 半导体应变计性能实验原理：半导体应变计主要是根据硅半导体材料的压阻效应制成，当半导体晶体受到作用力时，晶体除产生应变外，电阻率也会发生变化。与金属应变片相比，半导体应变计灵敏系数很高，可达100200，但是在稳定性及重复性方面都不如金属箔式片。实际使用时都是采用全桥工作形式以达到相对稳定。实验所需部件：贴于双平行悬臂梁上的半导体应变计（一片）、

27、直流稳压电源（2V）、应变式传感器实验模块、电压表、应变加热器（图4）实验步骤：1、按图（4）将半导体应变计接入差动放大器、电桥、电压表、注意直流激励输出电压为2V，以免因为电压过高引起半导体应变计自热。2、连接主机与模块的电源并开启，调节电桥WD电位器，使系统输出为零，此时差动放大器增益可置最大电压表可先置20V档。3、用手提、压平行悬臂梁上下各约5mm ,观察电路输出电压变化范围、应变梁弹性恢复及重复性情况。4、打开“应变加热”开关，观察半导体单臂电桥的温飘情况。（此时电压表应放20V档）注意事项：由于半导体应变计非常灵敏，当环境温度有微小变化时都会引起电桥不平衡，电路输出电压变化。随着加

28、热温度的改变，半导体单臂电桥系统输出电压要有一个相当长的时间才能基本稳定。实验六 半导体应变计直流半桥测试实验目的：了解实际运用的半导体应变电桥的运用。实验所需部件：半导体应变计（二片）、直流稳压电源（2V）、应变式传感器实验模块、螺旋测微仪、电压表+2V RR R RWDV差放R（图5）实验步骤：1、在实验五的基础上按图（5）接入二片半导体应变片和二个固定电阻，组成应变半桥。2、用螺旋测微仪将悬臂梁调至水平，激励电压接2V。3、打开主机电源，调整电桥中WD电位器使电路输出为零。4、按实验一步骤3-4进行操作，测出V-X值，画出V-X曲线，计算出灵敏度。5、比较半导体应变计接成半桥后与单臂电桥

29、的稳定性。注意事项：由于半导体半桥灵敏度高，输出信号较大，必要时可适当减小差动放大器增益。实验七 箔式应变计与半导体应变计性能比较实验目地：通过实验对两种应变电路的特性有充分的了解实验所需部件：直流稳压电源、箔式应变计、半导体应变计、应变式传感器实验模块、螺旋测微仪、数字电压表、应变加热器、温度计（自备）实验步骤：1、分别进行箔式应变单臂电桥与半导体应变单臂电桥实验，直流激励源统一为2V，差动放大器增益置一固定位置，接线如图（1）。调整系统，在相同的外部环境下测得两组数据并填入下表：位移Xmm灵敏度V半导体单臂V箔式单臂V半导体半桥V箔式半桥2、将电桥中R1固定电阻分别换成箔式片与半导体片，做

30、半桥实验，测得的两组数据也填入上表。3、在同一坐标上做出四条V-X曲线进行比较。4、打开应变加热器，测得箔式应变电桥与半导体应变电桥的温飘，进行温度特性比较。注意事项：半导体应变计加热后温飘是非常大的，即使是加热到了相对的热平衡，但只要温度不是绝对稳定，电桥输出往往还是不能稳定，这不是仪器的毛病。实验八 移相器实验实验目地：说明由运算放大器构成的移相电路的工作原理。实验原理：图（6）为移相器电路示意图。（图6）由图可求得该电路的闭环增益G（S）：则 当R1= R2= R3= R4= R5=10K时有 由正切三角函数半角公式可得 时，输出相位滞后于输入，当时，输出相位超前输入。实验所需部件：公共

31、电路实验模块（移相器、相敏检波器、低通滤波器）、音频信号源、双线示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块电源线，音频信号源频率幅值旋钮居中，信号输出端连接移相器输入端。2、打开主机电源，双线示波器两探头分别接移相器输入与输出端，调整示波器，观察两路波形。3、调节移相器“移相”电位器，观察两路波形相应变化。4、改变音频信号源频率，观察频率不同时移相器移相范围的变化。5、对照移相器电路图分析其工作原理。注意事项：因为实验仪的音频信号是由函数发生器产生，不是纯正弦信号，所以通过移相器后波形局部有失真，这并非仪器故障。正确选择双线示波器的“触发”方式及其它设置，以保证能看到移相波形的变化。实验九 相敏检

32、波器实验实验目的：说明由施密特开关电路及运放组成的相敏检波器电路的原理。实验原理：相敏检波电路如图（7）所示：图中为输入信号端，为交流参考电压输入端，为检波信号输出端，为直流参考电压输入端。当、端输入控制电压信号时，通过差动电路的作用使D和J处于开或关的状态，从而把端输入的正弦信号转换成全波整流信号。（图7）实验所需部件：公共电路实验模块（相敏检波器、移相器、低通滤波器）、音频信号源、直流稳压电源、电压表、双线示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块电源线，音频信号输出接相敏检波输入端。2、直流稳压电源2V档输出（正或负均可）接相敏检波器端。3、示波器两通道分别接相敏输入、输出端，观察输入、输出

33、波形的相位关系和幅值关系。4、改变端参考电压的极性，观察输入、输出波形的相位和幅值关系。由此可以得出结论：当参考电压为正时，输入与输出同相，当参考电压为负时，输入与输出反相。5、将音频振荡器00 端输出信号送入移相器输入端，移相器的输出与相敏检波器的参考输入端连接，相敏检波器的信号输入端接音频00输出。6、用示波器两通道观察附加观察插口、的波形。可以看出，相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波，使相敏检波器中的电子开关能正常工作。7、将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通输出端接数字电压表20V档。8、示波器两通道分别接相敏检波器输入、输出端。9、适当调节音频振荡器幅

34、值旋钮和移相器“移相”旋钮，观察示波器中波形变化和电压表电压值变化，然后将相敏检波器的输入端改接至音频振荡器1800输出端口，观察示波器和电压表的变化。由上可以看出，当相敏检波器的输入信号与开关信号同相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表指示正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整流波形，电压表指示负极性的最大值。10、调节移相器“移相”旋钮，利用示波器和电压表，测出相敏检波器的输入Vp-p值与输出直流电压的关系。11、使输入信号与参考信号的相位改变1800，得出实验结果。注意事项：相敏检波器实验插口端的序数从左至右，从上至下为号。实验十 箔式应变计组成的交流应变全桥实验目的：本实验说明

35、交流激励的四臂应变电桥的原理及工作情况。实验原理：图（8）是交流全桥的一般形式。当电桥平衡时，Z1 Z4= Z2 Z3，电桥输出为零。若桥臂阻抗相对变化为Z1/ Z1、Z2/ Z2、Z3/ Z3、Z4/ Z4，则电桥的输出与桥臂阻抗的相对变化成正比。交流电桥工作时增大相角差可以提高灵敏度，传感器最好是纯电阻性或纯电抗性的。交流电桥只有在满足输出电压的实部和虚部均为零的条件下才会平衡。（图8）实验所需部件：公共电路模块、音频信号源、箔式应变计（四片，双平行悬臂梁上的工作片）、螺旋测微仪，电压表、示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块的电源线，按图（8）正确接线，音频信号源幅度与频率旋钮居中，开启

36、主机电源。2、用螺旋测微仪调节悬臂梁至水平位置，调节电桥直流调平衡电位器WD，使系统输出基本为零，并用WA进一步细调至零，示波器接相敏检波器端观察波形。3、用手将悬臂梁自由端往下压至最低，调节“移相”旋钮使检敏检波器端波形成为首尾相接的全波整流波形。然后放手，悬臂梁恢复至水平位置，再调节电桥中WD和WA电位器，使系统输出电压为零，此时桥路的灵敏度最高。4、装上螺旋测微仪，分别从水平位置将悬臂梁上移和下移5mm ,测得数据填入下表：Xmm0Vmv0在坐标上作出V-X曲线，求出灵敏度。注意事项：以后凡用交流信号激励的传感器测试电路的实验，电桥电路调节都可以参照上述实验的调节方式，以增加相位差，系统

37、输出达到较高的灵敏度。实验十一 交流信号激励的称重传感器实验实验目地：商用称重传感器实际使用时一般都为交流激励，通过此实验验证交流激励较之直流激励可以使传感器提高抗干扰性和稳定性。实验所需部件：双孔悬臂梁称重传感器、称重砝码、音频信号源、公共电路实验模块、应变式传感器实验模块、电压表、示波器实验步骤：1、连接主机与实验模块电源线，参照图（8）连接称重传感器与信号源、差动放大器、移相器、相敏检波器与低通滤波器、电压表，示波器探头接相敏检波器端。2、开启主机电源，按交流全桥实验方式调节各部电路，调节系统输出为零。3、依次在称重盘上放上砝码，记录W（重量）、V（电压）值，并记录下表：W（克）Vmv作

38、出V-W曲线，计算灵敏度，并与直流激励的称重系统进行比较。4、取走砝码，放上未知重量的物品，根据V-W曲线大致确定物品重量。注意事项：称重传感器量程为500克，实验时注意不要超出量程100%，请勿用力揿压。实验十二 交流激励频率对全桥的影响实验目地：通过改变交流全桥的激励频率以提高和改善测试系统的抗干扰性和灵敏度。实验所需部件：音频信号源、公共电路实验模块、应变式传感器实验模块、箔式应变计（四片，任选双平行悬臂梁或双孔悬臂梁）、电压表、螺旋测微仪（或砝码）实施步骤：1、接线、操作均按实验十（箔式应变计）和实验十一（称重传感器）进行。2、音频信号源输出00信号，频率从2KHz-10 KHz，分别

39、测出V、X值，在同一坐标上做出V-X曲线，比较灵敏度，观察系统工作的稳定性，由此得出结论，此系统工作在哪个频率区段中较为合适。注意事项：进行上述实验时频率改变但信号幅值不变。实验十三 交流全桥振幅测量实验实验原理：当双平行悬臂梁被不同频率的信号激励时，起振幅度不同，贴于应变梁表面的应变片所受应力不同，应变片组成的电桥输出信号大小也不同，若激励频率与梁的固有频率相同时则产生谐振，此时电桥输出信号最大，根据这一原理可以找出梁的固有频率。实验所需部件：双平行悬臂梁、箔式应变计（四片）、音频信号源、公共电路实验模块、电压表、示波器、激振器实验步骤：1、根据实验十接线、操作，将系统调至灵敏度最大，输出为

40、零。2、将“激振选择”倒向“激振”，调节低频信号源输出频率与幅值，此时悬臂梁开始振动。3、用示波器观察差动放大器和低通滤波器的输出波形。注意调节示波器的扫描时间，差动放大器输出的是调幅波。4、固定低频信号源的幅度旋钮不变，系统输出端接电压/频率表2KHZ档，调节低频信号频率，当示波器中交流信号波形幅度最大时，频率表中显示的频率（当然也可用示波器读取频率），即为应变梁的固有频率。注意事项：进行此实验时低频信号源幅值旋钮约放在3/4位置为宜。实验十四 MPX扩散硅压阻式传感器实验原理：MPX压阻式传感器芯片是用集成工艺技术在硅片上制造出四个呈X型的等值电阻组成的电路，它用激光修正，温度补偿，所以线

41、性好，灵敏度高，重复性好，其工作原理及实验接线如图（9）（图9）本实验中所用的压阻式传感器为差压式，无外加压力时电路平衡无输出，受压时则输出与压力大小成正比的电压信号。实验所需部件：MPX压力传感器、应变式传感器实验模块、气压源、胶管、电压表实验步骤：1、连接主机与实验模块的电源线及探头连接线，胶管连接气压源输出与压力传感器输入口（传感器另一接口空置感受大气压力）。差动放大器增益最大。2、开启主机电源，调节电桥WD调平衡电位器，使实验模块输出为零，开启气源开关，逐步加大气压，观察随气压上升模块电压输出的变化情况。3、待到气压相对稳定后，调节模块增益使输出电压值与气压值成一比例关系，并记录P（k

42、p）值与Vmv值。4、关闭气源，随着气压逐步下降，输出电压也发生变化，记录P-V值并填入下表：PkpVmv在坐标上作出V-P曲线，验证传感器的线性度与灵敏度。5、气压源因功率限制输出20kp，亦可用随机附带的手工加压气囊代替气源，使传感器工作范围扩大到压力表满量程显示。注意事项：气源平时应关闭，以免影响其它电路工作，胶管尽量避免油污，以免造成老化破损。实验十五 温度传感器热电偶测温实验实验原理：由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。（图10）图（10）中T为热端，To为冷端，热电势Et=本实验中

43、选用两种热电偶镍铬镍硅（K分度）和镍铬铜镍（E分度）。实验所需部件：K（也可选用其他分度号的热电偶）、E分度热电偶、温控电加热炉、温度传感器实验模块、位数字电压表（自备）实验步骤：1、观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原理。温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。温度设定：拨动开关拨向“设定”位，调节设定电位器，仪表显示的温度值随之变化，调节至实验所需的温度时停止。然后将拨动开关扳向“测量”侧，（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲）。2、首先将温度设定在50左右，打开

44、加热开关，（加热电炉电源插头插入主机加热电源出插座），热电偶插入电加热炉内，K分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E分度热电偶接“温控”端，注意热电偶极性不能接反，而且不能断偶，位万用表置200mv档，当钮子开关倒向“温控”时测E分度热电偶的热电势，并记录电炉温度与热电势E的关系。3、因为热电偶冷端温度不为0，则需对所测的热电势值进行修正 E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)实际电动势 测量所得电势 温度修正电势查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果对照。4、继续将炉温提高到70、90、110、130和150，重复上述实验，观察热电偶的测温性能。注意事项：加热炉温度请勿超过200，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。因为温控仪表为E分度，加热炉的温度就