传感器实验指导书.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实验指导书.精品文档.THSCCG-1型传感器技术实训装置 简介一、概述“THSCCG-1型传感器技术实训装置”是根据中华人民共和国教育行业标准电工电子类实训基地仪器设备配备标准，教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求，按照职业教育的教学和实训要求研发的产品。适合高职院校、职业学校的仪器仪表、自动控制、电子技术与机电技术等专业的实训教学。二、设备构成实训装置主要由实训台、三源板、传感器和变送模块组成。1. 实训台部分1k10kHz音频信号发生器、130Hz低频信号发生器、四组直流稳压电源：15V、+5V、210V、22

2、4V可调、数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。2. 三源板部分 热源：0220V交流电源加热，温度可控制在室温120 oC，控制精度1 oC。 转动源：224V直流电源驱动，转速可调在04500 rpm。 振动源：振动频率1Hz30Hz（可调）。3. 传感器及变送模块部分 传感器包含金属应变传感器，差动变压器传感器，磁电传感器，Pt100温度传感器，K型热电偶，光电开关，霍尔开关。变送模块包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、低通滤波器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理等共五个模块。 本实训台，作为教学实训仪器，传感器基本上都采用工业应用的传感器，以便学生有直

3、观的认识，变送模块上附有变送器的原理框图，测量连接线用定制的接触电阻极小的迭插式联机插头连接。三、实训内容本装置的实训项目共34项，包括基本技能实训项目25项，应用型实训项目9项。涉及压力、振动、位移、温度、转速等常见物理量的检测。通过这些实训项目，使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、的整个过程。实验一 应变式传感器特性实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥的接线方法和用途。在此基础上了解半桥、全桥的工作原理和接线方法。二、实验仪器：实训台、应变传感器实验模块、托盘、砝码、万用表（自备）。三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变

4、化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：R/R=K，式中R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。 图1-1 应变传感器安装图图1-2 单臂电桥接线图通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压Uo= （1-1）E为电桥电源电压，R为固定电阻值，式1-1表明单臂电

5、桥输出为非线性，非线性误差为L=。四、实验内容与操作步骤1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350。2差动放大器调零。从实训台接入15V电源，检查无误后，合上实训台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭实训台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。4加托盘后

6、电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。5在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下数显表值，填入下表1-1，关闭电源。表11重量(g)电压(mV)五、实训报告根据表11计算系统灵敏度SU/W（U输出电压变化量，W重量变化量）和非线性误差f1=m/yF.S 100，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程（200g）输出平均值。六、注意事项加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！实验二 差动变压器特

7、性实验一、实训目的掌握差动变压器位移测量的方法二、实训仪器实训台、差动变压器模块、测微头、差动变压器、示波器（自备）三、相关原理差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成。铁芯连接被测物体，移动线圈中的铁芯，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈的感应电动势发生变化，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。输出的变化反映了被测物体的移动量。四、实训内容与操作步骤1根据图5-1将差动变压器安装在差动变压器模块上。 图5-1 图5-22将传感器引线插头插入模块的插座中，音频信号由振荡器的“00”处输出，打开主控台电源

8、，调节音频信号输出的频率和幅度（用示波器监测），使输出信号频率为4-5KHz，幅度为Vp-p=2V，按图5-2接线（1、2接音频信号，3、4为差动变压器输出，接放大器输入端）。3用示波器观测Uo的输出，旋动测微头，使示波器上观测到的波形峰峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表51，再从Vp-p最小处反向位动测微头，在操作过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。五、实训报告1操作过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表61画

9、出Vop-pX曲线，作出量程为1mm、3mm灵敏度和非线性误差。表（5-1）差动变压器位移X值与输出电压数据表。V(mV)X(mm)七 激励频率对差动变压器特性的影响测试一、实训目的：了解初级线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响二、实训仪器：同实训项目五三、相关理论：差动变压器输出电压的有效值可以近似表示为： 式7-1式7-1中Lp、Rp为初级线圈的电感和损耗电阻，Ui、为激励信号的电压和频率，M1、M2为初级与两次级线圈的互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，RP22LP2，则输出电Uo受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当2LP2RP2时输出Uo与无关，当然过高会使线圈

10、寄生电容增大，影响系统的稳定性。四、实训内容与操作步骤1按照实训五安装传感器和接线。开启实训台电源开关。2选择音频信号的频率为1KHz，Vp-p=2V。（用示波器监测）。3用上示波器观察Uo输出波形，移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置。固定测微头。4旋动测微头，向左（或右）旋到离中心位置1mm处，使Uo有较大的输出。5分别改变激励频率从1KHZ9KHZ，幅值不变，频率由频率/转速表监测。将测试结果记入表71表7-1激励频率与输出电压的关系。F(Hz)1KHz2 KHz3 KHz4 KHz5 KHz6 KHz7 KHz8 KHz9 KHzV0(V)五、实训报告1根据表7-1作出幅频特性曲线

11、。八 电容式传感器的位移特性测试一、实训目的：了解电容传感器的结构及特点二、实训仪器：电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源、绝缘护套三、相关原理：电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理： （8-1）式中，S为极板面积，d为极板间距离，0真空介电常数，r介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S、d或r发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板

12、面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。 图8-1四、实训内容与操作步骤1按图8-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。图8-2 电容传感器安装图2将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。3接入15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）4旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔0.

13、2mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表8-1X(mm) V(mV)五、实训报告：1根据表8-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差f。十三 磁电式传感器转速测量一、实训目的：掌握磁电式传感器测量转速的方法。二、实训仪器：实训台、转动源、磁电感应传感器三、相关原理：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础，根据电磁感应定律，线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围的磁通对时间的变化率，即 其中W是线圈匝数，线圈所包围的磁通量。若线圈相对磁场运动速度为v或角速度w，则上式可改为e=-WBlv或者e=-WBSw，l为每匝线圈的平均长度；B线圈所在磁场的磁感应强度；S每匝线圈的平均截面积

14、。四、实训内容与操作步骤1按下图安装磁电感应式传感器。传感器底部距离转动源45mm（目测），“转动电源”接到224V直流电源输出（注意正负极，否则烧坏电机）。磁电式传感器的两根输出线接到频率/转速表。2调节224V电压调节旋钮，每间隔0.5V，记录转动源的转速值，并可通过示波器观测其输出波形。图13-1五、实训报告1分析磁电式传感器测量转速原理。 2根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。十四 压电式传感器振动测量一、实训目的：了解压电式传感器测量振动的原理和方法。二、实训仪器：振动源、信号源、直流稳压电源、压电传感器模块、移相检波低通模块三、相关原理：压电式传感器由惯性质量块和压电陶瓷片

15、等组成（观察实验用压电式加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷产生正比于运动加速度的表面电荷。四、实训内容与操作步骤1将压电传感器安装在振动梁的圆盘上。2将振荡器的“低频输出”接到三源板的“低频输入”，并按下图14-1接线，合上主控台电源开关，调节低频调幅到最大、低频调频到适当位置，使振动梁的振幅逐渐增大。3将压电传感器的输出端接到压电传感器模块的输入端Ui1，Uo1接Ui2，Uo2接移相检波低通模块低通滤波器输入Ui，输出Uo接示波器，观察压电传感器的输出波形Uo。图14-1五、实训报告1改变低频输出信号的

16、频率，记录振动源不同振动幅度下压电传感器输出波形的频率和幅值。并由此得出振动系统的共振频率。振动频率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)十五 电涡流传感器的位移特性测试一、实训目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、实训仪器：电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表、测微头。三、相关原理：通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。四、实训内容与操作步骤1按下图15-1安装电涡流传感器。 图15-12在测微头端部装

17、上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头。图15-23传感器连接按图15-2，将电涡流传感器连接线接到模块上标有“”的两端，实验范本输出端Uo与数显单元输入端Ui相接。数显表量程切换开关选择电压20V档，模块电源用连接导线从主控台接入+15V电源。 4合上主控台电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入下表15-1。X（mm）UO(V)表15-1五、实训报告1根据表15-1数据，画出UX曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，并计算量程为1mm、3 mm及5m

18、m时的灵敏度和线性度（可以用端点法或其它拟合直线）。十八 光纤传感器的位移特性测试一、 实训目的：了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。二、实训仪器：光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。三、相关原理：反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图18-1所示：光纤采用型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随

19、光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。图18-1 反射式光纤位移传感器原理 图18-2 光纤位移传感器安装示意图四、实训内容与操作步骤1光纤传感器的安装如图18-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。接通电源预热数分钟。2将测微头起始位

20、置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。3实验模块从主控台接入15V电源，合上主控台电源。4将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。5旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔.1读出一次输出电压值，填入下表18-1X（mm）Uo(V)五、实训报告 1根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其灵敏度和非线性误差。十九 光纤传感器测量振动一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。三、 相关原理：利用光纤位

21、移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。四、实训内容与操作步骤1光纤位移传感器安装如图19-1所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。 图19-12根据实训十八的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。3将光纤传感器的另一端的两根光纤插到光纤位移传感器实验模块上（参考图18-2），接好模块15V电源，模块输出接到通信接口CH1通道。振荡器的“低频输出”接到三源板的“低频输入”端，并把低频调幅旋钮打到最大位置，低频调频旋钮打到最小位置。4合上主控台电源开关，逐步调大低频输出的频率，使振动平

22、台发生振动，注意不要调到共振频率，以免振动梁发生共振，碰坏光纤探头，通过通信接口CH1用上位机软件观察输出波形，并记下幅值和频率。二十 PT100温度控制的应用一、实训目的：了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。二、实训仪器：智能调节仪、PT100、温度源。三、相关原理：位式调节位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。PID智能模糊调节PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调

23、节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（AT）功能使得无需设置控制参数。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。温度控制基本原理由于温度具有滞后性，加热源为一滞后时间较长的系统。本实验仪采用PID智能模糊+位式双重调节控制温度。用报警方式控制风扇开启与关闭，使加热源在尽可能短的时间内控制在某一温度值上，并能在实验结束后通过参数设置将加热源温度快速冷却下来，可节约实验时间。当温度源的温度发生变化时，温度源中的热电阻P

24、t100的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给PID智能温度调节器，经调节器的电阻-电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号（加热）和继电器触发信号（冷却），使温度源的温度趋近温度设定值。PID智能温度控制原理框图如图20-1所示。图20-1 PID智能温度控制原理框图四、 实训内容与操作步骤1在控制台上的“智能调节仪”单元中“控制对象”选择“温度”，并按图20-2接线。 2将224V输出调节调到最大位置，打开调节仪电源。3按住3秒以下，进入智能调节仪A菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。当LOCK等于0或1时使能，设置温度的设定值，按

25、“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。否则提示“”表示已加锁。再按3秒以下，回到初始状态。4按住3秒以上，进入智能调节仪B菜单，靠上窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的上限偏差报警值。按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的上限报警值。上限报警时仪表右上“AL1”指示灯亮。（参考值0.5）5继续按键3秒以下，靠上窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的自整定开关，按、设置，“0”自整定关，“1”自整定开，开时仪表右上“AT”指示灯亮。6继续按键3秒以下，靠上窗口显示“dP”，靠下窗口显示待设置的仪表小数点位数，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的比例参数值。（参考值1）7

26、继续按键3秒以下，靠上窗口显示“P”，靠下窗口显示待设置的比例参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的比例参数值。8继续按键3秒以下，靠上窗口显示“I”，靠下窗口显示待设置的积分参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的积分参数值。9继续按键3秒以下，靠上窗口显示“d”，靠下窗口显示待设置的微分参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的微分参数值。10、继续按键3秒以下，靠上窗口显示“T”，靠下窗口显示待设置的输出周期参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的输出周期参数值。11、继续按键3秒以下，靠上窗口显示“SC”，靠下窗口显示待设置的测量

27、显示误差休正参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的测量显示误差休正参数值。（参考值0）12、继续按键3秒以下，靠上窗口显示“UP”，靠下窗口显示待设置的功率限制参数值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的功率限制参数值。（参考值100%）13、继续按键3秒以下，靠上窗口显示“LCK”，靠下窗口显示待设置的锁定开关，按或键可修改靠下窗口的锁定开关状态值，“0”允许A、B菜单，“1”只允许A菜单，“2”禁止所有菜单。继续按键3秒以下，回到初始状态。14、设置不同的温度设定值，并根据控制理论来修改不同的P、1、D、T参数，观察温度控制的效果。五、实训报告1简述温度控制原理并

28、画出其原理框图。二十一 集成温度传感器的温度特性测试一、 实训目的： 了解常用的集成温度传感器（AD590）基本原理、性能与应用。二、 实训仪器： 智能调节仪、PT100、AD590、温度源、温度传感器实验模块。三、 相关原理： 集成温度传感器AD590是把温敏器件、偏置电路、放大电路及线性化电路集成在同一芯片上的温度传感器。其特点是使用方便、外围电路简单、性能稳定可靠；不足的是测温范围较小、使用环境有一定的限制。AD590能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，在一定温度下，相当于一个恒流源，一般用于50150之间温度测量。温敏晶体管的集电极电流恒定时，晶体管的基极-发射极电压与温度成线性关

29、系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。本实验仪采用电流输出型集成温度传感器AD590，在一定温度下，相当于一个恒流源。因此不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有很好的线性特性。AD590的灵敏度（标定系数）为1A/K，只需要一种4V30V电源（本实验仪用+5V），即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为传感器调理电路单元中R2=100）即可实现电流到电压的转换，使用十分方便。电流输出型比电压输出型的测量精度更高。四、实训内容与操作步骤 1重复实训二十，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入集成温度传感器AD590。2

30、将15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。3将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。4拿掉短路线，按图21-1接线，并将AD590两端引线按插头颜色（一端红色，一端绿色）插入温度传感器实验模块中（红色对应a、绿色对应b）。 5将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。6改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。直到温度升至1200C。并将实验结果填入下表。T（）Uo2（V） 表21-1五、实验报告1由表21-1记录的数据数据计算在此范围内集成温度传感器的非线性误差。图21-

31、1二十二 铂电阻温度特性测试一、 实训目的：了解铂热电阻的特性与应用。二、 实训仪器：智能调节仪、PT100（2只）、温度源、温度传感器实验模块。三、 相关原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测温度。四、 实训内容与操作步骤1重复实训二十，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入另一只铂热电阻温度传感器PT100。2将15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。温度传感器实验模块的输出Uo2接主

32、控台直流电压表。3将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。4按图22-1接线， 并将PT100的3根引线 图22-1插入温度传感器实验模块中Rt两端（其中颜色相同的两个接线端是短路的）。5拿掉短路线，将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。6改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。直到温度升至1200C。并将实验结果填入下表。T（）Uo2（V） 表22-1五、 实训报告1根据表22-1的实验数据，作出UO2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线，计算其非线性误差。二十四 气敏传感器测试酒精浓度一、实训目的：了解气敏传感器

33、原理及应用。二、实训仪器：气敏传感器、酒精、棉球（自备）、差动变压器实验模块三、相关原理：本实验所采用的SnO2（氧化锡）半导体气敏传感器属电阻型气敏元件；它是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化：若气浓度发生，则阻值发生变化，根据这一特性，可以从阻值的变化得知，吸附气体的种类和浓度。四、实训内容与操作步骤：1将气敏传感器夹持在差动变压器实验模板上传感器固定支架上。2按图24-1接线，将气敏传感器，接线端红色接5V加热电压，黑色接地；电压输出选择10V，黄色线接+10V电压、蓝色线接Rw1上端。3将15V直流稳压电源接入差动变压器实验模块中。差动变压器实验模块的输出Uo接主

34、控台直流电压表。打开主控台总电源，预热5分钟。4用浸透酒精的小棉球，靠近传感器，并吹2次气，使酒精挥发进入传感器金属网内，观察电压表读数变化。 图24-1五、实训报告1酒精检测报警，常用于交通片警检查有否酒后开车，若要这样一种传感器还需考虑哪些环节与因素？十五 湿敏传感器湿度测量一、实训目的：了解湿敏传感器的原理及应用范围。二、实训仪器：湿敏传感器、湿敏座、干燥剂、棉球（自备）。三、相关原理：湿度是指大气中水份的含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示，湿度是指单位窨体积中所含水蒸汽的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸汽压的百分比，用符

35、号RH表示。湿度给出大气的潮湿程度，因此它是一个无量纲的值。实验使用中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验所采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。高分子电容式湿敏元件是利用元件的电容值随湿度变化的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，例如，乙酸丁酸纤维素和乙酸丙酸比纤维素等，做成薄膜，它们具有迅速吸湿和脱湿的能力，感湿薄膜覆在金箔电极（下电极）上，然后在感湿薄膜上再镀一层多孔金属膜（上电极），这样形成的一个平行板电容器就可以通过测量电容的变化来感觉空气湿度的变

36、化。四、实训内容与操作步骤1湿敏传感器实验装置如图25-1所示，红色接线端接+5V电源，黑色接线端接地，蓝色接线端和黑色接线端分别接频率/转速表输入端。频率/转速表选择频率档。记下此时频率/转速表的读数。2将湿棉球放入湿敏腔内。并插上湿敏传感器探头，观察频率/转速表的变化。3取出湿纱布，待数显表示值下降回复到原示值时，在干湿腔内被放入部分干燥剂，同样将湿度传感器置于湿敏腔孔上，观察数显表头读数变化。五、实验报告1输出频率f与相对湿度RH值对应如下，参考下表，计算以上三中状态下空气相对湿度。RH（%）0102030405060708090100Fre（Hz）7351722471006976685

37、3672866006468633061866033 图25-1 湿敏传感器实验装置图二十九 光电转速传感器的应用转速测量一、 实训目的：掌握光电转速传感器测量转速的方法。二、 实训仪器：实训台、转动源三、 相关原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实训装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号，由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。四、 实训内容与操作步骤1光电传感器已安装在转动源上，如下图所示。224V电压输出接到三源板的“转动电源”输入，并将224V输出调节

38、到最小，+5V电源接到三源板“光电”输出的电源端，光电输出接到频率/转速表的“fin”。2合上主实训台电源开关，从最小每间隔1V逐渐增大224V输出，使转动源转速加快，记录频率/转速表的显示数值，同时可用示波器观察光电传感器的输出波形。 图29-1五、实训报告1根据测的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。并与其他传感器测得的曲线比较。三十 开关型霍尔的应用转速测量一、实训目的：掌握开关型霍尔传感器测量转速的方法。二、实训仪器：实训台、转动源三、相关原理；利用霍尔效应表达式：UHKHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，转盘每转一周磁场变化N次，每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整

39、形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。四、实训内容与操作步骤1安装根据图30-1，霍尔传感器已安装于传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。图30-12将+5V电源接到三源板上“霍尔”输出的电源端，“霍尔”输出接到频率/转速表（切换到测转速位置）。“224V”直流稳压电源接到“转动源”的“转动电源”输入端。3合上实训台电源，调节224V输出，每间隔0.5V，记录转动源转速。也可通过通示波器观测霍尔传感器输出的脉冲波形。五、实训报告1分析霍尔组件产生脉冲的原理。2根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。三十一 K型热电偶测温一、实训目的：掌握K型热电偶温度测量方法二、实训仪器：实训台、

40、温度源、PT100、K型热电偶、温度传感器模块。三、相关原理：热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图31-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。 图31-1（a） 图31-1（b） 两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图31-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当ET较小时，

41、热电势ET与温度差（T-T0）成正比，即 ET=SAB（T-T0） （1）SAB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。热电偶的基本定律：（1）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。（2）中间导体定律 用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只

42、要中间导体C两端温度相同，那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势EAB（T，T0）没有影响。（3）中间温度定律 如图30-2所示，热电偶的两个结点温度为T1，T2时，热电势为EAB（T1，T2）；两结点温度为T2，T3时，热电势为EAB（T2，T3），那么当两结点温度为T1，T3时的热电势则为EAB（T1，T2）+ EAB（T2，T3）=EAB（T1，T3） （2）式（2）就是中间温度定律的表达式。譬如：T1=100，T2=40，T3=0，则EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0） （3）图31-2热电偶的分度号热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。它是在热电偶的参考端为0的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。四、实训内容与操作步骤 1选择智能调节仪“控制对象”为温度，并将温度设定值设定在1200C，在温度源内插入测温Pt，并接入智能调节仪，在另一个温度传感器插孔中插入K型热电偶温度传感器。2将15V直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。温度传感器实验模块的输出Uo2接实训台直流电压表。3将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节Rw3到最大位置，再调节电位器Rw4使直流电压表