文档介绍：传感器原理与设计实验指导书
编者:牛力勇
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使用说明
CSY 系列()传感器系统实验仪是用于检测仪表
类课程教学实验的多功能教学仪器。其特点是集被测体、各种传感器、信号激
励源、处理电路和显示器于一体,可以组成一个完整的测试系统。通过实验指
导书所提供的数十种实验举例,能完成包含光、磁、电、温度、位移、振动、
转速等内容的测试实验。通过这些实验,实验者可对各种不同的传感器及测量
电路原理和组成有直观的感性认识,并可在本仪器上举一反三开发出新的实验
内容。
实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
一、位于仪器顶部的实验工作台部分,左边是一副平行式悬臂梁,梁上装
有应变式、热敏式、P-N 结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。
平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片,受力工作片
分别用符号和表示。其中六片为金属箔式片(BHF-350)。横向所贴的两
片为温度补偿片,用符号和表示。片上标有“BY”字样的为半导
体式应变片,灵敏系数 130。(CSY10B 型应变梁上只贴有半导体应变计。)
热电式(热电偶):串接工作的两个铜一康铜热电偶(T 分度)分别装在上、
下梁表面,冷端温度为环境温度。分度表见实验指导书。(CSY10B 型上梁表面
安装一支 K 分度标准热电偶。)
热敏式:上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻 MF-51,负温度系数,
25℃时阻值为 8~10K。
P-N 结温度式:根据半导体 P-N 结温度特性所制成的具有良好线性范围的
集成温度传感器。
压电加速度式:位于悬臂梁自由端部,由 PZT-5 双压电晶片、铜质量块和
压簧组成,装在透明外壳中。
实验工作台左边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。圆盘
周围一圈安装有(依逆时针方向)电感式(差动变压器)、电容式、磁电式、霍
尔式、电涡流式、压阻式等传感器。
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电感式(差动变压器):由初级线圈 Li 和两个次级线圈 L。绕制而成的空
心线圈,圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间,测量范围>10mm。
电容式:由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面
积式差动电容,线性范围≥3mm。
磁电式:由一组线圈和动铁(永久磁钢)组成,灵敏度 。
霍尔式:半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中,线性
范围≥3mm。
电涡流式:多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器,线性
范围>1mm。
MPX 压阻式:摩托罗拉扩散硅压力传感器,差压工作,测压范围 0~50KP。
精度 1%。(CSY10B)
湿敏传感器:高分子湿敏电阻,测量范围:0~99%RH。
气敏传感器:MQ3 型,对酒精气敏感,测量范围 10-2000PPm,灵敏度 RO/R
>5。
光敏传感器:半导体光导管,光电阻与暗电阻从 nMΩ至 nKΩ
双孔悬臂梁称重传感器:称重范围 0~500g,精度 1%。
光电式传感器装于电机侧旁。
两副平行式悬臂梁顶端均装有置于激振线圈内的永久磁钢,右边圆盘式工
作台由“激振 I”带动,左边平行式悬臂梁由“激振 II”带动。
为进行温度实验,左边悬臂梁之间装有电加热器一组,加热电源取自 15V
直流电源,打开加热开关即能加热,工作时能获得高于温度 30℃左右的升温。
以上传感器以及加热器、激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最上端一
排。
实验工作台上还装有测速电机一组及控制、调速开关。(CSY10B 装有激振
转换开关)
两支测微头分别装在左、右两边的支架上。(CSY10B 只有右边一支)
二、信号及仪表显示部分:位于仪器上部面板
低频振荡器:1~30Hz 输出连续可调,Vp-p 值 20V,最大输出电流 ,
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Vi 端插口可提供用作电流放大器。
音频振荡器:~10KHz 输出连续可调,Vp-p 值 20V,180°、0°为
反相输出,Lv 端最大功率输出 。
直流稳压电源:±15V,提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源,
最大输出 。±2V~±10V,档距 2V,分五档输出,提供直流信号源,最大
输出电流 。
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数字式电压/频率表:3 位显示,分 2V、20V、2KHz、20KHz 四档,灵敏
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度≥50mV,频率显示 5Hz~20KHz