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传感器综合实验设备

传感器综合实验设备

传感器教学设备,用于测试技术、传感器原理及应用、光电变换技术等课程的教学实验。

传感器实验箱集传感器、检测对象、信号处理电路、激励源、显示仪表为一体。实验箱由传感器安装台、数据采集与显示仪表、信号处理电路三部分组成:

(一)传感器部分

1. 平行振动梁:悬臂式结构,一端固定、另一端自由,自由端装有振动圆盘及位于激振线圈中的永久磁钢,振动圆盘上装有各类传感器,利用测微杆和激振信号可完成传感器的静态特性和动态特性实验。

2. 电加热器2组:由电热丝组成,加热时可获得高于环境温度30℃的升温。

3. 测速电机1组:由可调低噪声高速轴流风机组成,与光电、光纤、涡流传感器配合进行测速实验。

4. 光电变换器:由红外发射、接收管组成。

5. 传感器配置

(1)电阻应变式传感器:由BHF泊式应变片构成,6片工作片、2片补偿片。

(2)霍尔式传感器: 由JVC公司生产的HZ型线性半导体霍尔片和永久磁钢构成,信号线性范围±≥3mm。

(3)电容式传感器:由两组定片和一组动片组成差动变面积电容式传感器,线性范围≥±3mm。

(4)电感式传感器(差动变压器):由一个初级、二个次级线圈绕制而成透明空心线圈,铁芯为软磁体,测量范围≥10mm。

(5)电感式传感器(自感式)传感器:由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈,铁芯为软磁体氧体,测量范围≥10mm。

(6)电涡流位移传感器: 由多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。直流电阻1~2Ω,量程≥3mm。

(7)压电式加速度传感器:由PZT-5双压电晶片和金属质量块构成,f≥10kHz,Q≥20pC/g。

(8)磁电式传感器: 由多股漆包线绕制的线圈和永久磁钢构成,直流电阻30~40Ω,灵敏度0.5V/(m/s)。

(9)KE热电偶传感器:直流电阻由2个铜—康铜(分度号为T)的热电偶串接而成,自由端是环境温度。

(10)PT100温度传感器:量程从室温到100℃,精度±1%。

(11)光电式传感器:反射型红外光电开关。

(12)光纤传感器: 由半圆分布的多模光纤探头和红外线发射、接收电路组成的导光型传感器,线性范围≥2mm。

(13)压力传感器:MPX型扩散硅压阻式压力传感器。

(14)P-N结温度传感器:利用半导体P-N结良好的温度-电压特性制成测温传感器。

(15)光栅原理测量系统:完成光栅测量及计数,系统具有莫尔条纹观测窗口,莫尔条纹宽度可调。莫尔条纹可储存可调节。

(二)数据采集与显示部分

1. 两套显示仪表

数字式电压/频率表:3位半显示,电压范围0~2V和0~20V,频率范围3Hz~2kHz,10Hz~20kHz,灵敏度≥50mV/Hz。

2. 两套振荡器

(1)音频振荡器: 0.4kHz~10kHz,输出连续可调,VP-P =20V, 180°、0°反相输出,Lv端最大功率输出电流0.5A。

(2)低频振荡器: 1~30Hz,输出连续可调,VP-P=20V,最大输出电流0.5A,Li端可提供用做电流放大器。

3. 二组稳压电源

(1)直流±15V电源,主要提供整机工作电源和温度实验时的加热电源,最大激励电流1.5A。

(2)±2V~±10V五档可调输出直流稳压电源,最大输出电流1.5A。主要提供传感器的直流激励源。

4. 数据采集与软件

(1)数据采集卡:12位A/D转换,采样速度125~10万次/秒,采样速度可控制,分单次采样、定时采样与连续采样(低频慢扫描示波器功能),标准RS-232/USB接口。

(2)处理软件:具有良好的计算机显示界面与方便实用处理软件,实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件打印。

(三)信号处理电路部分

(1)电桥平衡网络:用于组成测试电桥,提供组桥插座,标准电阻和交/直流调平衡电位器。

(2)差动放大器:通频带0~10kHz,可接成同相、反相增益为1~100倍的交/直流放大器。

(3)电容变换器(放大器):由高频振荡器、放大器和双T电桥组成的信号处理电路。

(4)电压放大器:增益为5倍的同相输入放大器,通频带0~50kHz。

(5)移相器:增益为1,移相范围≥±40°(与f有关)。

(6)相敏检波器:由整形电路与电子开关构成的检波电路?杉觳ǖ缪蛊德0~10kkHz,允许最大输入电压10V。

(7)电荷放大器:电容反馈型放大器,用于放大/转换压电传感器的电荷输出信号。

(8)低通滤波器:由50Hz陷波器和RC滤波器组成,转折频率35Hz左右。

(9)电涡流变换器:由变频调幅变换电路、检波器、跟随器组成,传感器是振荡电路中的一个电感元件。输出电压≥|8|V(探头离开被测物)。

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