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传感器实验指导书(天煌)

传感器实验指导书(天煌)
传感器实验指导书(天煌)

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介

一、概述

“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合,开发成功的新一代传感器系统实验设备。适用于各大、中专院校开设“传感器原理”、“非电量检测技术”、“工业自动化仪表与控制”等课程的实验教学。

二、装置特点

1.实验台桌面采用高绝缘度、高强度、耐高温的高密度板,具有接地、漏电保护、采用高绝缘的安全型插座,安全性符合相关国家标准;

2.完全采用模块化设计,将被测源、传感器、检测技术有机的结合,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、信号采集和传输的整个过程;

3.紧密联系传感器与检测技术的最新进展,全面展示传感器相关的技术。

三、设备构成

实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理(模块)、数据采集卡组成。

1.主控台

(1)信号发生器:1k~10kHz 音频信号,Vp-p=0~17V连续可调;

(2)1~30Hz低频信号,Vp-p=0~17V连续可调,有短路保护功能;

(3)四组直流稳压电源:+24V,±15V、+5V、±2~±10V分五档输出、0~5V可调,有短路保护功能;

(4)恒流源:0~20mA连续可调,最大输出电压12V;

(5)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级;

(6)数字式毫安表:量程0~20mA,三位半数字显示、精度0.5级,有内侧外测功能;

(7)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm;

(8)计时器:0~9999s,精确到0.1s;

(9)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.50C。

2.检测源

加热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~1200C;

转动源:0~24V直流电源驱动,转速可调在0~3000rpm;

振动源:振动频率1Hz~30Hz(可调),共振频率12Hz左右。

选配

制冷井:半导体制冷,温度范围:-50C~室温;

单容水箱:分为储水箱和液位水箱,储水箱5L,液位0~180mm,24V直流泵,流量0~0.1m3/h。

3.各种传感器

包括应变传感器:金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、

AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器(酒精敏感,可燃气体敏感)、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。

选配

包括扭矩传感器、光纤压力传感器、超声位移传感器、PSD位移传感器、CCD电荷耦合传感器:、圆光栅传感器、长光栅传感器、液位传感器、涡轮式流量传感器。

4.处理电路

包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路、直流电机驱动等

5.数据采集

高速USB数据采集卡:含4路模拟量输入,2路模拟量输出,8路开关量输入输出,14位A/D 转换,A/D采样速率最大400kHz。

上位机软件:本软件配合USB数据采集卡使用,实时采集实验数据,对数据进行动态或静态处理和分析,双通道虚拟示波器、虚拟函数信号发生器、脚本编辑器功能。

四、实验项目

常规实验:

实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验

实验二金属箔式应变片――半桥性能实验

实验三金属箔式应变片――全桥性能实验

实验四金属铂式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验

实验五直流全桥的应用——电子称实验

实验六移相实验

实验七相敏检波实验

实验八交流全桥性能测试实验

实验九交流激励频率对全桥的影响

实验十交流全桥振幅测量实验

实验十一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验

实验十二差动变压器性能实验

实验十三差动变压器零点残余电压补偿实验

实验十四激励频率对差动变压器特性的影响实验

实验十五差动变压器测试系统的标定

实验十六差动变压器的应用——振动测量实验

实验十七差动变压器传感器的应用——电子称实验

实验十八差动电感式传感器位移特性实验

实验十九差动电感式传感器振动测量实验

实验二十激励频率对电感式传感器的影响

实验二十一电容式传感器的位移特性实验

实验二十二电容式传感器的应用——电子称实验

实验二十三电容传感器动态特性实验

实验二十四直流激励时霍尔传感器的位移特性实验

实验二十五交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验

实验二十六霍尔式传感器的应用——电子称实验

实验二十七霍尔式传感器振动测量实验

实验二十八霍尔测速实验

实验二十九磁电式传感器的测速实验

实验三十压电式传感器振动实验

实验三十一电涡流传感器的位移特性实验

实验三十二被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验实验三十三电涡流传感器的应用——电子称实验

实验三十四电涡流传感器转速测量实验

实验三十五电涡流传感器测量振动实验

实验三十六光纤传感器位移特性实验

实验三十七光纤传感器的测速实验

实验三十八光纤传感器测量振动实验

实验三十九光电转速传感器的转速测量实验

实验四十磁敏元件转速测量实验

实验四十一光敏电阻特性测试实验

实验四十二声传感器实验

实验四十三光敏电阻应用——声光双控LED实验

实验四十四硅光电池特性测试实验

实验四十五红外热释电传感器实验

实验四十六智能调节仪温度控制实验

实验四十七集成温度传感器的温度特性实验

实验四十八铂热电阻温度特性测试实验

实验四十九铜热电阻温度特性测试实验

实验五十 K型热电偶测温实验

实验五十一 E型热电偶测温实验

实验五十二热电偶冷端温度补偿实验

实验五十三 PN结温度特性测试实验

实验五十四热敏电阻温度特性测试实验

实验五十五负温度系数热敏电阻(NTC)测温实验

实验五十六气敏(酒精)传感器实验

实验五十七气敏(可燃气体)传感器实验

实验五十八湿敏传感器实验

实验五十九直流电机驱动实验

实验六十 I/V、F/V转换实验

实验六十一智能调节仪转速控制实验

选做实验:

实验一超声波测距实验

实验二扭矩传感器实验

实验三 CCD传感器测径实验

实验四光纤压力传感器压力测量实验

实验五 PSD位置测量实验

实验六园光栅传感器应用实验

实验七长光栅传感器应用实验

实验八计算机位置控制实验

实验九扩散硅压力传感器应用——液位测量实验实验十涡轮流量传感器流量检测实验

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的:

了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器:

应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、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,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为

ε?=?k R

R (1-1)

式中

R

R ?为电阻丝电阻相对变化;

k 为应变灵敏系数; l

l ?=

ε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,将四

个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧,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 双孔悬臂梁式称重传感器结构图

通过这些应变片转换弹性体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=R 为固定电阻,与应变片一起构成一个单臂电桥,其输出电压

R

R R R E U ??+

??

=

211/40 (1-2)

E 为电桥电源电压;

式1-2表明单臂电桥输出为非线性,非线性误差为L=%10021???-

R

R 。

图1-2 单臂电桥面板接线图

四、实验内容与步骤

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=350Ω。

2.差动放大器调零。从主控台接入±15V 电源,检查无误后,合上主控台电源开关,将差动放大器的输入端Ui 短接并与地短接,输出端Uo 2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 。关闭主控台电源。(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

6.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。 五、实验报告

1.根据实验所得数据计算系统灵敏度S =ΔU/ΔW (ΔU 输出电压变化量,ΔW 重量变化量);2.计算单臂电桥的非线性误差δf1=Δm/y F..S ×100%。

式中Δm 为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差;y F ·S 为满量程(200g )输出平均值。

六、注意事项

实验所采用的弹性体为双孔悬臂梁式称重传感器,量程为1kg ,最大超程量为120%。因此,加在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 金属箔式应变片——半桥性能实验

一、实验目的:比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 二、实验仪器:同实验一 三、实验原理:

不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,如图2-1。电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善,当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时,半桥的输出电压为

R

R

E k E U ??

=??=2

2

0ε (2-1) 式中

R

R ?为电阻丝电阻相对变化;

k 为应变灵敏系数;

l

l ?=

ε为电阻丝长度相对变化;

E 为电桥电源电压。

式2-1表明,半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 四、实验内容与步骤

1.应变传感器已安装在应变传感器实验模块上,可参考图1-1。 2.差动放大器调零,参考实验一步骤2。

3.按图2-1接线,将受力相反(一片受拉,一片受压)的两只应变片接入电桥的邻边。 4.加托盘后电桥调零,参考实验一步骤4。

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

6.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。 五、实验报告

根据所得实验数据,计算灵敏度L=ΔU/ΔW 和半桥得非线性误差δf 2。

六、思考题

引起半桥测量时非线性误差的原因是什么?

图2-1 半桥面板接线图

实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验

一、实验目的:

了解全桥测量电路的优点。 二、实验仪器:

同实验一。

三、实验原理:

全桥测量电路中,将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边,不同的接入邻边,如图3-1,当应变片初始值相等,变化量也相等时,其桥路输出

Uo=R

R E ??

(3-1)

式中E 为电桥电源电压。

R

R ?为电阻丝电阻相对变化;

式3-1表明,全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差得到进一步改善。 四、实验内容与步骤

1.应变传感器已安装在应变传感器实验模块上,可参考图1-1。 2.差动放大器调零,参考实验一步骤2。

3.按图3-1接线,将受力相反(一片受拉,一片受压)的两对应变片分别接入电桥的邻边。 4.加托盘后电桥调零,参考实验一步骤4。

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,记下实验结果,填入下表。

6.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

根据实验数据,计算灵敏度L=ΔU/ΔW和全桥的非线性误差δf3。

六、思考题

全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥?

图3-1 全桥面板接线图

实验四金属铂式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验

一、实验目的

比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。

二、实验仪器

同实验一。

三、实验原理:

根据式1-2、2-1、3-1电桥的输出可以看出,在受力性质相同的情况下,单臂电桥电路的输出只有全桥电路输出的1/4,而且输出与应变片阻值变化率存在线性误差;半桥电路的输出为全桥电路输出的1/2。半桥电路和全桥电路输出与应变片阻值变化率成线性。

四、实验内容与步骤

1.重复单臂电桥实验,将实验数据记录在下表中。

2.保持差动放大电路不变,将应变电阻连接成半桥和全桥电路,做半桥和全桥性能实验,

3.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

根据记录的实验数据,计算并比较三种电桥的灵敏度和非线性误差。将得到的结论与理论计算进行比较。

实验五直流全桥的应用——电子称实验

一、实验目的:

了解直流全桥的应用及电路的定标

二、实验仪器:

同实验一

三、实验原理:

电子称实验原理同实验三的全桥测量原理,通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数使电路输出电压值为重量的对应值,电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成一台比较原始的电子称。

四、实验内容与步骤

1.按实验三的步骤1、2、3接好线并将差动放大器调零。

2.将10只砝码置于传感器的托盘上,调节电位器Rw3(满量程时的增益),使数显电压表显示为0.200V(2V档测量)。

3.拿去托盘上所有砝码,观察数显电压表是否显示为0.000V,若不为零,再次将差动放大器调零和加托盘后电桥调零。

4.重复2、3步骤,直到精确为止,把电压量纲V改为重量量纲Kg即可以称重。

5.将砝码依次放到托盘上并读取相应的数显表值,直到200g砝码加完,计下实验结果,填入下表。

6.去除砝码,托盘上加一个未知的重物(不要超过1Kg),记录电压表的读数。根据实验数

7.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

根据实验记录的数据,计算电子称的灵敏度L=ΔU/ΔW,非线性误差δf4。

实验六 移相实验

一、实验目的:

了解移相电路的原理和应用 二、实验仪器:

移相器/相敏检波/低通滤波模块,±15V 电源,信号源,示波器 三、实验原理:

由运算放大器构成的移相器原理图如下图所示:

图6-1 移相器原理图

由图可求得该电路的闭环增益G (S ):

]1

)([

]1

[

1

)(3121312626

441R S C R R R S C R R S C R R R R R S G w -++?-++=

(6-1)

]1

)([

]1

[

1)(312131262644

1R C R j R R C R j R C R j R R R R j G w -++?-++=

ωωωω (6-2)

在实验电路中,常设定幅频特性︱G (j ω)︱=1,为此选择参数R1=R3,R4=R6,则输出幅度与频率无关,闭路增益可简化为:

1

111)(12122

2--?

+-=C R j C R j C R j C R j j G w w ωωωωω (6-3)

则有:

1|)(|=ωj G (6-4)

2

2122122

1

222

122

)

1(

11(

ωωωωωψC R C R C C R R C R C R C C R R tg w w w w +--+-=

(6-5) 由正切三角函数半角公式2

12

22

ψψψtg

tg

tg -=

可得

)1(

21

222

122

C R C R C C R R arctg w w ωωωψ+-= (6-6)

2

122

1

C C R R w ω>

时,输出相位滞后于输入,当2

122

1

C C R R w ω<

时,输出相位超前输入。

四、实验步骤:

1、连接实验台与实验模块电源线,信号源Us1音频信号源幅值调节旋钮居中,频率调节旋钮最小,信号输出端Us100连接移相器输入端。

2、打开实验台电源,示波器通道1和通道2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,观察两路波形的相位差,并填入下表。

5.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告:

根据实验所得的数据,对照移相器电路图分析其工作原理。 六、注意事项

实验过程中正弦信号通过移相器后波形局部有失真,这并非仪器故障。

实验七相敏检波实验

一、实验目的:

了解相敏检波电路的原理和应用

二、实验仪器:

移相器/相敏检波/低通滤波模块,±15V电源,信号源,示波器

三、实验原理:

开关相敏检波器原理图如下图所示:

图7-1 检波器原理图

图中Ui为输入信号端,AC为交流参考电压输入端,Uo为检波信号输出端,DC为直流参考电压输入端。

当AC、DC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Ui端输入的正弦信号转换成全波整流信号。

四、实验步骤:

1、连接实验台与实验模块电源线,信号源Us100音频信号输出1kHz,Vp-p=2V正弦信号,接到相敏检波输入端Ui,调节相敏检波模块电位器Rw到中间位置。

2、直流稳压电源2V档输出(正或负均可)接相敏检波器DC端。

3、示波器两通道分别接相敏输入、输出端,观察输入、输出波形的相位关系和幅值关系。

4、改变DC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、去掉DC端连线,将信号源音频信号Us100端输出1kHz,Vp-p=2V正弦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AC连接,相敏检波器的信号输入端Ui同时接到信号源音频信号Us100端输出。

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,如图7-2,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Uo改接至音频振荡器Us1800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,使直流电压表输出最大,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U O的关系。

0,得出Vp-p值与输出直流电压U的关系,并填入下表。

图7-2 低通滤波器原理图

12.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告:

根据实验所得的数据,作相敏检波器输入(Vp-p—V o)输出曲线,对照移相器、相敏检波器电路图分析其工作原理,并得出相敏检波器最佳的工作频率。

实验八交流全桥性能测试实验

一、实验目的:

了解交流全桥电路的原理

二、实验仪器:

移相器/相敏检波/低通滤波模块,应变传感器实验模块,±15V电源,信号源,示波器

三、实验原理:

图8-1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8-1 交流全桥接线图

四、实验步骤:

1、连接实验台与实验模块的电源线,开启实验台电源,音频信号源输出Us100输出1kHz,Vp-p=2V正弦信号,按图8-1正确接线。调节Rw3到最大,差分放大电路输入短路,调节Rw4使Uo2输出为零。

2、调节电桥直流调平衡电位器Rw1,使系统输出基本为零,并用Rw2进一步细调至零,示波器接相敏检波器Uo端观察波形。

3、用手轻压应变梁到最低,调节“移相”旋钮使检敏检波器Uo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Rw1和Rw2电位器,使系统输出电压为零,此时桥路的灵敏度最高。

5.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告:

根据实验所得的数据,在坐标上作出m-V曲线,求出灵敏度,并与直流称重系统进行比较。

实验九交流激励频率对全桥的影响

一、实验目的:

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

二、实验仪器:

移相器/相敏检波/低通滤波模块,应变传感器实验模块,±15V电源,信号源,示波器

三、实验原理:

同实验八

四、实验步骤:

1、按实验八进行接线和记录实验数据

信号,频率从2KHz-10 KHz ,分别测出交流全桥输出值,填入下表 3.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告:

根据实验所得的数据,在坐标上作出不同激励频率下的m-V 曲线,比较灵敏度,观察系统工作的稳定性,并由此得出结论,此系统工作在哪个频率区段中较为合适。

实验十 交流全桥振幅测量实验

一、实验目的:

了解交流全桥测量动态应变参数的原理与方法。 二、实验仪器:

应变传感器模块、振动源、信号源、万用表(自备)、示波器。 三、实验原理:

将应变传感器模块电桥的直流电源E 换成交流电源?

E ,则构成一个交流全桥,其输出 u =

,用交流电桥测量交流应变信号时,桥路输出为一调制波。当双平行振动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,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。 四、实验内容与步骤:

1.不用模块上的应变电阻,改用振动梁上的应变片,通过导线连接到三源板的“应变输出”。四个应变电阻通过导线接到了应变传感器模块的虚线全桥上。

2.按交流全桥性能测试实验连接电路,并将系统灵敏度调至最高。

3.将信号源Us2低频振荡器输出接入振动台激励源插孔,调节频输出幅度和频率使振动台

R

R

E ???

(圆盘)明显有振动。

4.低频振荡器幅度调节不变,改变低频振荡器输出信号的频率(用频率/转速表监测),用上位机检测频率改变时低通滤波器输出波形的电压峰-峰值,填入下表。

5.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

从实验数据得出振动梁的共振频率。

六、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。

实验十一 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验

一、实验目的:

了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。 二、实验仪器

压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V 、±15V 。 三、实验原理

在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法,摩托罗拉公司设计出X 形硅压力传感器如下图所示:在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥,电桥电源端和输出端引出,用制造集成电路的方法封装起来,制成扩散硅压阻式压力传感器。

扩散硅压力传感器的工作原理:在X 形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流i ,当敏感芯片没有外加压力作用,内部电桥处于平衡状态,当有剪切力作用时,在垂直电流方向将会产生电场变化i E ??=ρ,该电场的变化引起电位变化,则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo 。

i d E d U O ???=?=ρ (11-1) 式中d 为元件两端距离。

实验接线图如图11-2所示,MPX10有4个引出脚,1脚接地、2脚为Uo+、3脚接+5V 电源、4脚为Uo-;当P1>P2时,输出为正;P1

图11-1 扩散硅压力传感器原理图

四、实验内容与步骤

1.接入+5V、±15V直流稳压电源,模块输出端V o2接控制台上数显直流电压表,选择20V 档,打开实验台总电源。

4.调节Rw2到适当位置并保持不动,用导线将差动放大器的输入端Ui短路,然后调节Rw3使直流电压表200mV档显示为零,取下短路导线。

5.气室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小孔后,使两个气室的压力相对大气压均为0,气压计指在“零”刻度处,将MPX10的输出接到差动放大器的输入端Ui,调节Rw1使直流电压表200mv档显示为零。

6.保持负压力输入P2压力零不变,增大正压力输入P1的压力到0.01MPa,每隔0.005Mpa

7.保持正压力输入P1压力0.095Mpa不变,增大负压力输入P2的压力,从0.01MPa每隔

8.保持负压力输入P2压力0.095Mpa不变,减小正压力输入P1的压力,每隔0.005Mpa记

9.保持负压力输入P1压力0Mpa不变,减小正压力输入P2的压力,每隔0.005Mpa记下模

10.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

1.根据实验所得数据,计算压力传感器输入P(P1-P2)—输出Uo2曲线。计算灵敏度L=ΔU/ΔP,非线性误差δf。

图11-2 扩散硅压力传感器接线图

实验十二差动变压器性能实验

一、实验目的

了解差动变压器的工作原理和特性

二、实验仪器

差动变压器模块、测微头、差动变压器、信号源、±15V直流电源、示波器。

三、实验原理

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、实验内容与步骤

1.根据图12-1将差动变压器安装在差动变压器实验模块上。

图12-1 差动变压器安装图

图12-2 差动变压器模块接线图

2.将传感器引线插头插入实验模块的插座中,音频信号由信号源的“Us100”处输出,打开实验台电源,调节音频信号的频率和幅度(用示波器监测),使输出信号频率为4-5KHz,幅度为V p-p=2V,按图12-2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,使上位机观测到的波形峰-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从上位机上读出输出电压Vp-p值,填入下表,再从Vp-p最小处反向位移做实验,在实验过程中,注意左、右位移时,初、次级波形的相位关系。

4.实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。

五、实验报告

实验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12-1画出Vp-p-X曲线,作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。

六、注意事项

实验过程中加在差动变压器原边的音频信号幅值不能过大,以免烧毁差动变压器传感器。

实验十三差动变压器零点残余电压补偿实验

一、实验目的:

了解差动变压器零点残余电压补偿的方法

二、实验仪器:

差动变压器模块、测微头、差动变压器、信号源、±15V直流电源、示波器。

三、实验原理:

由于差动变压器两只次级线圈的等效参数不对称,初级线圈的纵向排列不均匀性,次级线圈的不均匀,不一致性,铁芯的B-H特性非线性等,因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出并不为零,称其为零点残余电压。

四、实验内容与步骤

PLC实验指导书

EFPLC/S7-300实验装置实验指导手册 上海新奥托实业有限公司 2004年6月

目录 实验一五星彩灯实验 实验二三相电机控制实验 实验三八段数码管显示实验 实验四交通信号灯控制实验 实验五洗衣机自动控制实验 实验六水塔水位自动控制实验 实验七多种液体自动混合控制实验实验八自动送料车控制实验

实验一 五星彩灯 一、 实验目的 编制PLC 程序,组成不同的灯光闪烁状态。 二、 实验设备 1、 EFPLC 可编程序控制器实验装臵。 2、 五星彩灯及八段码显示实验板EFPLC0101如图所示。 3、 连接导线若干。 三、 实验内容 1、 控制要求:10个红色发光二极管,L1-L10的亮、暗组合须有一定的规律。隔1秒钟,变化一次,周而复始循环。 2、 I/O (输入、输出)地址分配 五星彩灯板上J3接EFPLC 实验装臵上的J2。 输出点定义: 3、 按照要求编写程序(参照程序示例) 4、 运行 启动程序,仔细观察L1~L10亮暗组合次序是否符合设计要求。若不符合,反复调试;符合则可停止程序。 +24V DC 0V L1 L2 L3 L4 L5 L10 L6 L7 L8 L9 a g d b c .h f e 五星彩灯 数码管 五星彩灯及八段码显示

实验二 三相电机控制 一、 实验目的 通过本实验,了解三相电机正反转、自锁、互锁和Y/△启动。 二、 实验设备 1、 EFPLC 可编程序控制器实验装臵。 2、 电机控制实验板EFPLC0106如图所示。 三、 实验内容 1、 控制要求: 按下正转按钮SB1,KM1继电器吸合(指示灯亮),三相电动机Y 形启动,(KMY 继电器吸合,指示灯亮)。3秒后△形正常运行。按下停止按钮SB3电机应立刻停止运行。在这整个过程中按反转按钮SB1应不起任何作用。 按下反转按钮SB2,三相电动机Y 形启动。3秒后△形正常运行。按下停止按钮SB3电机应立刻停止运行。在这整个过程中按正转按钮SB1应不起任何作用。 2、 I/O (输入、输出)地址分配 3、 按照要求编写程序(参照程序示例) 4、 运行 对应程序进行反复调试、反复运行,直至可正常操作为止。 四、 编程练习 要求:在正转时按下反转按钮,电机应停转一段时间(5秒-10秒,保证电机确实已停)后,电机再自动Y/△启动反转。在反转时,按下正转按钮,也具有同样效果。按停止按钮,电机应停止运行。 KM2 KM1 KM △ KM2 SB1 KM2 SB2 KM1 SB3 KM △ KM Y 24V 0V 电 控 制 DC 电机控制 KM1 KM2 KM KM2 SB1 SB2 SB3 KM1 KM2 KMY KM +24V 0V

最新传感器原理与应用实验指导书

传感器原理与应用实 验指导书

实验一压力测量实验 实验目的: 1.了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 2.比较半桥与单臂电桥的不同性能,了解其特点,了解全桥测量电路的优点。 3.了解应变片直流全桥的应用及电路标定。 二、基本原理: 1.电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值,K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,用它来转换被测部位的受力大小及状态,通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化,对单臂电桥而言,电桥输出电压,U01=EKε/4。(E为供桥电压)。 2.不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压 U02=EK/ε2,比单臂电桥灵敏度提高一倍。 3.全桥测量电路中,将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4,当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4

时,桥路输出电压U03=KEε,比半桥灵敏度又提高了一倍,非线性误差进一步得到改善。 4. 电子秤实验原理为实验三的全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,将电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。 三、实验所需部件:应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码(每只约20g)、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)、自备测试物。 四、实验步骤: 1、根据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R 2、R 3、R4标志端。加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别,R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值约为50Ω左右。 2、实验模板差动放大器调零,方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置,②将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器RW4,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档),完毕关闭主控箱电源。 3、参考图(1-2)接入传感器,将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂,它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、 R6、R7在模块内已连接好),接好电桥调零电位器Rw1,接上桥路电源±4V(从主控箱引入),检查接线无误后,合上主控箱电源开关,先粗调节Rw1,再细调RW4使数显表显示为零。

温度传感器实验

实验二(2)温度传感器实验 实验时间 2017.01.12 实验编号 无 同组同学 邓奡 一、实验目的 1、了解各种温度传感器(热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器)的测温原理; 2、掌握热电偶的冷端补偿原理; 3、掌握热电偶的标定过程; 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、实验原理 1、热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的,其形成的闭合回路叫做热电回路,当 两端处于不同温度时回路产生一定的电流,这表明电路中有电势产生,此电势即为热电势。 试验中使用两种热电偶:镍铬—镍硅(K 分度)、镍铬—铜镍(E 分度)。图2.3.5所示为热电偶的工作原理,图中:T 为热端,0T 为冷端,热电势为)()(0T E T E E AB AB t -=。 热电偶冷端温度不为0℃时(下式中的1T ),需对所测热电势进行修正,修正公式为:),(),(),(0110T T E T T E T T E +=,即: 实际电动势+测量所得电动势+温度修正电势 对热电偶进行标定时,以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热 电偶。 2、铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性,当温度在C 650T C 0?≤≤?时,

)1(20BT AT R R T ++=, 式中:T R ——铂热电阻在T ℃时的电阻值 0R ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A ——系数(=C ??/103.96847-31) B ——系数(= C ??/105.847--71) 3、PN 结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性,PN 结特性表达公式为: γln be e kT U =?, 式中,γ为与PN 结结构相关的常数; k 为波尔兹曼常数,K J /1038.1k 23-?=; e 为电子电荷量,C 1910602.1e -?=; T 为被测物体的热力学温度(K )。 当一个PN 结制成后,当其正向电流保持不变时,PN 结正向压降随温度 的变化近似于线性,大约以2mV/℃的斜率随温度下降,利用PN 结的这一特性可以进行温度的测量。 4、热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的 热敏元件,灵敏度高,可以测量小于0.01℃的温差变化。 热敏电阻分为正温度系数热敏电阻PTC 、负温度系数热敏电阻NTC 和在 某一特定温度下电阻值发生突然变化的临界温度电阻器CTR 。 实验中使用NTC ,热敏电阻的阻值与温度的关系近似符合指数规律,为:)11(00e T T B t R R -=。式中: T 为被测温度(K),16.273t +=T 0T 为参考温度(K),16.27300+=t T T R 为温度T 时热敏电阻的阻值 0R 为温度0T 时热敏电阻的阻值 B 为热敏电阻的材料常数,由实验获得,一般为2000~6000K 5、集成温度传感器 用集成工艺制成的双端电流型温度传感器,在一定温度范围内按1uA/K 的恒定比值输出与温度成正比的电流,通过对电流的测量即可知道温度值(K 氏温度),经K 氏-摄氏转换电路直接得到摄氏温度值。

现代传感器检测技术实验-实验指导书doc

现代(传感器)检测技术实验 实验指导书 目录 1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验 3、实验二交流全桥振幅测量实验 4、实验三霍尔传感器转速测量实验 5、实验四光电传感器转速测量实验 6、实验五 E型热电偶测温实验 7、实验六 E型热电偶冷端温度补偿实验 西安交通大学自动化系 2008.11

THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介 一、概述 “THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合,开发成功的新一代传感器系统实验设备。 实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理(模块)、数据采集卡组成。 1.主控台 (1)信号发生器:1k~10kHz 音频信号,Vp-p=0~17V连续可调; (2)1~30Hz低频信号,Vp-p=0~17V连续可调,有短路保护功能; (3)四组直流稳压电源:+24V,±15V、+5V、±2~±10V分五档输出、0~5V可调,有短路保护功能; (4)恒流源:0~20mA连续可调,最大输出电压12V; (5)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级; (6)数字式毫安表:量程0~20mA,三位半数字显示、精度0.5级,有内侧外测功能; (7)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm; (8)计时器:0~9999s,精确到0.1s; (9)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.50C。 2.检测源 加热源:0~220V交流电源加热,温度可控制在室温~1200C; 转动源:0~24V直流电源驱动,转速可调在0~3000rpm; 振动源:振动频率1Hz~30Hz(可调),共振频率12Hz左右。 3.各种传感器 包括应变传感器:金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器(酒精敏感,可燃气体敏感)、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。包括扭矩传感器、光纤压力传感器、超声位移传感器、PSD位移传感器、CCD电荷耦合传感器:、圆光栅传感器、长光栅传感器、液位传感器、涡轮式流量传感器。 4.处理电路 包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、V/I、F/V转换电路、直流电机驱动等 5.数据采集 高速USB数据采集卡:含4路模拟量输入,2路模拟量输出,8路开关量输入输出,14位A/D 转换,A/D采样速率最大400kHz。 上位机软件:本软件配合USB数据采集卡使用,实时采集实验数据,对数据进行动态或静态处理和分析,双通道虚拟示波器、虚拟函数信号发生器、脚本编辑器功能。

PLC实验指导书解读

目录 实验一可编程控制器认识实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验器材 (1) 三、实验内容和步骤 (1) 四、预习要求 (2) 五、实验报告要求 (2) 实验二基本指令实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验器材 (3) 三、实验内容和步骤 (3) 四、预习要求 (5) 五、实验报告要求 (5) 实验三定时器和计数器实验 (6) 一、实验目的 (6) 二、实验器材 (6) 三、实验内容和步骤 (6) 四、预习要求 (8) 五、实验报告要求 (8) 实验四运料小车控制实验 (9) 一、实验目的 (9) 二、实验器材 (9) 三、实验内容 (9) 四、实验报告要求 (11) 实验五交通信号灯的自动控制实验 (12) 一、实验目的 (12) 二、实验器材 (12)

三、实验内容和步骤 (12) 四、实验报告要求 (14) 实验六天塔之光实验 (15) 一、实验目的 (15) 二、实验器材 (15) 三、实验内容和步骤 (15) 四、实验报告要求 (17) 实验七数码显示控制实验 (18) 一、实验目的 (18) 二、实验器材 (18) 三、实验内容和步骤 (18) 四、实验报告要求 (21)

实验一可编程控制器认识实验 一、实验目的 1、通过实验了解和熟悉FX系列PLC的外部结构和外部接线方法; 2、了解和熟悉简易编程器的使用。 二、实验器材 1、FX系列PLC一台 2、手持编程器一台 3、模拟开关板一块 4、编程电缆 5、连接导线 三、实验内容和步骤 1、关电源,将手持编程器连接电缆,电缆另一头接至PLC主机的编程器插座中,并将主机工作方式选择(STOP/RUN)拨至“STOP”位置。 2、按下PLC的电源开关,PLC主机通电,“POWER”灯亮,手持编程器在液晶窗口显示自检内容。 3、写入程序前,需对PLC“RAM”全部清零,当液晶显示屏上显示全是“NOP”时,即可输入程序。清零方法如图1-1所示。 图1-1 PLC清零方法 4、程序的输入,需要先按功能编辑键,键盘上分别有“RD/WR”、“INS/DEL”、 “MNT/TEST”等字符分别代表读/写、插入/删除和监控/测试功能。其功能为后按者有优先权。例如第一次按“RD/WR”键为读出(R),再按一次即为写入(W),再按一次又变成R。W、R、I、D、M 和T 功能字符分别显示在液晶显示窗的左上角。 5、输入程序如图1-2所示,进行编程训练操作。

传感器实验指导书11

实验平台介绍 传感器教学实验系列nextsense是针对传感器教学,虚拟仪器教学等基础课程设计的教学实验模块。nextsense系列配合泛华通用工程教学实验平台nextboard使用,可以完成热电偶、热敏电阻、RTD热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。课程提供传感器以及调理电路,内容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。 图1 nextboard实验平台 nextboard具有6个实验模块插槽;提供两块标准尺寸的面包板,用户可自搭实验电路;为NI 数据采集卡提供信号路由,可完全替代NI数据采集卡接线盒功能,轻松使用数据采集卡资源;还为实验模块和自搭电路提供电源,既可用于有源电路供电,也可作为外接设备供电。 实验模块区共有6个插槽,分别为4个模拟插槽Analog Slot 1-4,2个数字插槽Digital Slot 1-2。数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot 和Digital Slot 上。Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。 图2 模拟插槽和数字插槽

特别需要注意的是: (1)在使用所有模块之前,都要先区分模块的类型:带有正弦波标记的为模拟实验模块,需要插在Analog Slot 上使用;带有方波标记的为数字模块,需要查在Digital Slot 上使用。如果插错插槽,会导致模块工作不正常,甚至损坏模块。 (2)插拔实验模块前关闭nextboard电源。 (3)开始实验前,认真检查模块跳线连接,避免连接错误而导致的输出电压超量程,否则会损坏数据采集卡。 Nextboard的连线: (1)电源线,把220V的电源通过一个15V的直流变压器,送到实验台上。 (2)数据采集卡,将数据采集卡的插头与实验台可靠连接。

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PLC实验指导书 实验课程类别:课程内实验 实验课程性质:必修 适用专业:自动化 适用课程:《可编程控制器》、《电气控制与PLC》 实验用PLC机型:欧姆龙CPM1A和CPM2A 开课院、系及教研室:电气信息学院自动化及电气工程教研室 PLC硬件的连接和软件的使用 1.PLC实验系统硬件的组成和线路的连接 整个实验系统由PLC系统和实验区组成。 PLC系统包括OMRON型PLC主机CPM1A一台、适配器CPM1-CIFO1一个、串口线一 根(包括9芯针、孔接头各一个);或CPM2A一台,串口线一根。 实验区包括开关量输入区、混料实验区、交通灯实验区、电机控制实验区和电梯(直线) 实验区等,每个实验区有不同的输入按键、指示灯和相应的插孔。 另外,实验面板上面有24V电源插孔,24V和GND;还有一排输入端子排DIGITAL INPUT 00~23、输入的公共端子1M、2M、3M、4M接24V;输出端子排DIGITAL OUTPUT 00~15,其公共端子1L、1L接GND;另有插接线若干。 开关量信号单元介绍: 输入信号分为不带自锁按键和带自锁按键,各有8个,共16个,按键按下时是高电平还 是低电平由公共端决定,不带自锁按钮的公共端是COMS1,带自锁按键的公共端是 COMS2,按键的公共端子COMS1、COMS2接GND。 输出信号是2组输出指示灯和一个蜂鸣器声音信号,其中一组指示灯的信号是低电平点 亮,标示为LED1-LED4,另一组指示灯的信号是高电平点亮,标示为LED5-LED8。 声音信号的接口标示为BEEP,接通低电平信号时蜂鸣器响。 具体线路的连接如下: (1)电源开关下的两根线为220V电源线,与PLC主机的L1和L2相连。 (2)PLC输入端的0CH(0通道)00~11端子分别与实验面板上端子排的INPUT00~11相连,1CH(1通道)00~05端子分别与实验面板上端子排的INPUT12~17相连。 (3)PLC输出端的10CH(输出0通道)00~07端子分别与实验面板上端子排的OUTPUT00~07相连,11CH(1通道)00~03端子分别与实验面板上端子排的 OUTPUT10~13相连。 (4)需要联机调试或下载程序时将适配器与PLC主机相连接,用串口线将适配器与电脑的任意一串口相连接。 2.PLC编程软件的简要介绍 在工程工作区内,用户可以实现对以下项目的查看与操作: 符号:可编程控制器所使用的所有全局和本地符号。 I/O表:与可编程控制器相连的所有机架和主框的输入输出。 设定:所有有关可编程控制器的设置。

物联网实验指导书

物联网 实验指导书 四川理工学院通信教研室 2014年11月

目录 前言 (1) 实验一走马灯IAR工程建立实验 (5) 实验二串口通信实验 (14) 实验三点对点通信实验 (18) 实验四 Mesh自动组网实验 (21) 附录 (25) 实验一代码 (25) 实验二代码 (26) 实验三代码 (28) 实验四代码 (29)

前言 1、ZigBee基础创新套件概述 无线传感器网络技术被评为是未来四大高科技产业之一,可以预见无线传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业,同时由于无线传感网络的广泛应用,必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。 无线传感器网络技术,主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。数据节点之间的数据传输强调网络特性。数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成,网络具有自组织的特征,即网络的节点可以智能的形成网络连接,连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。网络具有自维护特征,即当某些节点发生问题的时候,不影响网络的其它传感器节点的数据传输。正是因为有了如此高级灵活的网络特征,传感器网络设备的安装和维护非常简便,可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。 无线传感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术,正在高速发展,学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。 “ZigBee基础创新套件”产品正是针对这一新技术的发展需要,使这种新技术能够得到快速的推广,让高校师生能够学习和了解这项潜力巨大的新技术。“ZigBee基础创新套件”是由多个传感器节点组成的无线传感器网络。该套件综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域,用户可以根据所需的应用在该套件上进行自由开发。 2、ZigBee基础创新套件的组成 CITE 创新型无线节点(CITE-N01 )4个 物联网创新型超声波传感器(CITE-S063)1个 物联网创新型红外传感器(CITE-S073)1个 物联网便携型加速度传感器(CITE-S082)1个 物联网便携型温湿度传感器(CITE-S121 )1个 电源6个 天线8根 CC Debugger 1套(调试器,带MINI USB接口的USB线,10PIN排线)物联网实验软件一套

大学物理实验-温度传感器实验报告

关于温度传感器特性的实验研究 摘要:温度传感器在人们的生活中有重要应用,是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法,具体研究了三种温度传感器关于温度的特性,发现NTC电阻随温度升高而减小;PTC电阻随温度升高而增大;但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件,线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度,与标准值符合的较好。 关键词:定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量,为了测量它,人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量,具有反应时间快、可连续测量等优点,因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究,分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样,铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω(即Pt100)。铂电阻温度传感器精度高,应用温度范围广,是中低温区(-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器,本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线,为此,首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准,铂电阻温度系数TCR定义如下: TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值(R100=138.51Ω,R0=100.00Ω),代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下: Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃

传感器实验指导书(实际版).

实验一 金属箔式应变片性能实验 (一)金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: εK R R =? 式中R R ?为电阻丝电阻相对变化, K 为应变灵敏系数, l l ?=ε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元件,通过它转换被测部位受 力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压4 1ε EK U O =。 三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、士15V 电源、土4V 电源、万用表(自备)。 四、实验步骤: 1.应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的1R 、2R 、3R 、4R 。加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别, Ω====3504321R R R R ,加热丝阻值为Ω50左右。 2.接入模板电源上15V (从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板调节增益电位器3W R 顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显表电压输入端i V 相连,调节实验模板上调零电位器4W R ,使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)。关闭主控箱电源。 3.将应变式传感器的其中一个应变片1R (模板左上方的1R )接入电桥作为一个桥臂与5R 、6R 、7R 接成直流电桥(5R 、6R 、7R 模块内已连接好) ,接好电桥调零电位器4W R ,接上桥路电源上4V (从主控箱引入)如图1—2所示。检查接线无误后,合上主控箱电源

PLC实验指导书

PLC 实验指导书

目录 实验一PLC的基本指令编程练习 (3) 实验二电动机的行程控制 (5) 实验三交通灯控制实验 (6) 实验四电梯运行控制实验 (8) 实验五机械手控制实验 (10) 实验六计算器控制实验 (12) 实验七步进电机控制实验 (14) 实验八自动配料/四级传动带 (15) 实验九邮件分拣机(备用) (17) 实验十轧钢机(备用) (19) 实验十一加工中心(备用) (20)

实验一PLC的基本指令编程练习 一、实验目的 1、熟悉PLC实验装置,S7-200系列编程控制器的外部接线方法 2、了解编程软件STEP7的编程环境,软件的使用方法。 3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。 二、使用设备 1、PLC模块 2、基本指令模块 3、电机控制模块 三、实验说明 1、根据PLC及试验台的结构原理图,学习PLC输入/输出接口的接线方法。

2、基于课本第二章的熟悉MicroWin软件的使用方法和PLC的操作; 3、基于第一章的电动机控制电路图,在PLC上通过编程实现。 4、基于以上完成基础上可使用电机控制模块进行电动机启动、停止、点动、正反转控 制实验。 四、实验要求 1、完成常用的输入/输出端口接线; 2、完成电动机的启动停止控制编程; 3、完成常用位逻辑指令的验证和理解。

实验二电动机的行程控制 一、实验目的 1、了解基于起保停电路的电动机行程控制。 二、使用设备 1、PLC模块 2、直线运动模块 三、实验说明 1、实验模块面板如下图所示 图中M1、M2为直线运动驱动接口,S1、S3、S5、S7为四个光电式行程开关接口,SD 为启动开关接口。本实验项目只需要M1、M2、S1、S7和SD接口。 2、功能要求: SD启动开关打开,电机正转,滑块右移,碰到S7行程开关时,自动停止,并自动反向运动,碰到S1行程开关时自动切换到正转。如此周而复始。 SD启动开关关闭,电机无论在何种状态均自动切换到反转。反转至S1行程开关自动停止。 四、实验要求 1、完成输入/输出接口的连线; 2、完成程序的编制和调试; 3、完成实验报告。

传感器实验指导书修订稿

传感器实验指导书 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

传感器与检测技术实验 指导教师:陈劲松

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、 实验目的: 了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、 基本原理: 金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。 金属的电阻表达式为: S l R ρ = (1) 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时,将伸长l ?,横截面积相应减小S ?,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?,故引起电阻值变化R ?。对式(1)全微分,并用相对变化量来表示,则有: ρ ρ ?+?-?=?S S l l R R (2) 式中的l l ?为电阻丝的轴向应变,用ε表示, 常用单位με(1με=1×mm mm 610-)。若径向应变为r r ?,电阻丝的纵向伸长和横 向收缩的关系用泊松比μ表示为)(l l r r ?-=?μ,因为S S ?=2(r r ?),则(2)式可以写成: l l k l l l l l l R R ?=???++=?++?=?02121)()(ρρμρρμ (3) 式(3)为“应变效应”的表达式。0k 称金属电阻的灵敏系数,从式(3)可见,0k 受两个因素影响,一个是(1+μ2),它是材料的几何尺寸变化引起的,另一个是 ) (ρερ?,是材料的电阻率ρ随应变引起的(称“压阻效应”)。对于金属材料而言,以前者为主,则μ210+≈k ,对半导体,0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明,在金属丝拉伸比例极限内,电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。

传感器原理实验指导书

《传感器原理及应用》实验指导书闻福三郭芸君编著 电子技术省级实验教学示范中心

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、 实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。 二、 实验仪器 1、传感器特性综合实验仪 THQC-1型 1台 2、万用表 MY60 1个 三、 实验原理 金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。 金属的电阻表达式为: S l R ρ = (1) 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时,将伸长l ?,横截面积相应减小S ?,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?,故引起电阻值变化R ?。 用应变片测量受力时,将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化,可以得到被测对象的应变值ε,而根据应力应变关系 εσE = (2) 式中:ζ——测试的应力; E ——材料弹性模量。 可以测得应力值ζ。通过弹性敏感元件,将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变,因此可以用应变片测量上述各量,从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应变片,金属箔式应变片,金属薄膜应变片。 四、 实验内容与步骤 1、应变式传感器已装到应变传感器模块上。用万用表测量传感器中各应变片R1、R 2、R 3、R4,R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、将主控箱与模板电源±15V 相对应连接,无误后,合上主控箱电源开关,按图1-1顺时针调节Rw2使之中间位置,再进行放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V 档)。关闭主控箱电源。(注意:当Rw2的位置一旦确定,就不能改变。) 3、应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥,(如四根粗实线),把电桥调零电位器Rw1,电源±5V ,此时应将±5V 地与±15V 地短接(因为不共地)如图1-1所示。检查接线无误后,合上主控箱电源开关。调节Rw1,使数显表显示为零。 4、按表1-1中给出的砝码重量值,读取数显表数值填入表1-1中。

S7-200SmartPLC实验指导书

实用标准文档2013 S7-200 Smart PLC实验指导书 作者名称 广东机电职业技术学院 2013/12/10

目录 一、实验目的 (3) 二、实验设备 (3) 三、实验注意事项 (3) 四、相关基础知识 (3) 五、手操盒介绍 (4) 六、实验任务介绍 (7) (一)基本逻辑指令 - 托盘工作系统 (7) (二)定时器和计数器功能–跑马灯 (8) (三)基于PLC的装配流水线控制 (10) (四)LED数码管显示和8421码控制 (12) (五)基于PLC的音乐喷泉控制 (16) (六)三相异步电机的正反转和星/三角启动控制 (18) (七)基于PLC的抢答器控制 (20) (八)交通灯系统 (22) (九)安全门系统 (25) (十)升降梯系统 (31) (十一)洗衣机控制系统 (35) (十二)存料罐控制系统 (38) 七、实验总结 (40) 八、实验成绩的评定 (40)

实验目的 掌握西门子S7-200 Smart PLC原理。 掌握西门子人机界面产品使用方法 实验设备 实验注意事项 认真阅读实验指导书,依据实验指导书的内容,明确实验任务。 实验的质量很大程度上取决于每个学生的实验态度,工作中要积极主动,服从实验指导老师的工作安排,对重大问题应事先向实验指导老师反映,共同协商解决,学生不得擅自处理。 实验是理论联系实际的重要环节,要虚心向指导老师和其它同学学习。要参加具体工作以培养实际动手能力。 遵守纪律,不得无故缺勤、迟到早退,实验期间一般不准事假,特殊情况要取得实验指导老师和学校的同意,病假要有医院医生证明。 要爱护仪器设备,不得随意破坏。 按照规定时间提交实验报告。 相关基础知识 1.可编程控制器介绍 2.西门子S7-200 SMART PLC 介绍

传感器与自动检测技术实验指导书.

传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月

目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验(单臂单桥) (3) 实验二金属箔式应变片测力实验(交流全桥) (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的,系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件,以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件,可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器,必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解,并对仪器本身结构、功能有明确认识,做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项: 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯,防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意,防止它们通过机壳造成短路,并 禁止将这些引出线到处乱插,否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大,尤其是在梁的自振 频率附近,以免梁振幅过大或发生共振,引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施,但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后,应将双平行梁用附件支撑好,并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时,±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A,否则内部保护电路将起作用,电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时,应从LV插口输出,不能从另外两个 电压输出插口输出。

传感器实验指导书

传 感 器 实 验 指 导 书 实验一电位器传感器的负载特性的测试 一、实验目的: 1、了解电桥的工作原理及零点的补偿; 2、了解电位器传感器的负载特性; 3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。 二、实验仪器与元件: 1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表; 2、电阻若干(1k, 100K);电位器(10k)传感器(多圈线绕); 3、运算放大器LM358;

4、电子工具一批(面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线)。 三、基本原理: ?电位器的转换原理 ?电位器的电压转换原理如图所示,设电阻体长度为L,触点滑动位移量为x,两端输入电压为U i,则滑动端输出电压为 电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变化时,其负载特性曲线也发生相应变化。 ?电位器输出端接有负载电阻时,其特性称为负载特性。 四、实验步骤: 1、在面包板上设计负载电路。 3、改进电路的负载电阻RL,用以测量的电位器的负载特性。 4、分别选用1k电阻和100k电阻,测试电位器的负载特性,要求每个负载至少有5个测试点,并计入所设计的表格1,如下表。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8

五、实验报告 1、 画出电路图,并说明设计原理。 2、 列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V ,测试表格1. 曲线图:画图说明,x 坐标是滑动电阻器不带负载时电压;y 坐标是对应1000欧姆(负载两端电压)或100k 欧姆(负载两端电压),100欧和100K 欧两电阻可以得到两条曲线。 O 1 2 3 4 5 UK UR1UR2 3、 说明本次设计的电路的不足之处,提出改进思路,并总结本次实验中遇到困 难及解决方法。

西门子PLC实验指导书

实验一:PLC认知及PLC编程软件的使用(两学时) 一、实验目的: 1.熟悉典型继电器电路的工作原理及电路接线。 2.熟悉西门子PLC 的组成,模块及电路接线。 3.熟悉西门子STEP 7 编程软件的使用方法。 4.熟悉利用STEP 7 建立项目、硬件组态、编程、编译、下载和运行等设计 步骤。 5.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程,完成三相异步电机单向运行控 制程序的编制及调试。 二、实验设备: 1.个人PC 机 1 台 2.西门子1214C AC/DC/RLY PLC 1 台 3.西门子CM1241 RS485通信模块 1 台 4.实验操作板 1 块 5.线缆若干 三、实验步骤: 1.参照黑板上的电路接线图,电路连接好后经指导教师检查无误,可以上电 试验。 2.了解西门子PLC 的组成,熟悉PLC的电源、输入信号端I 和公共端COM、 输出信号端Q 和公共端COM;PLC 的编程口及PC 机的串行通讯口、编程电缆的连接;PLC 上扩展单元插口以及EEPROM 插口的连接方法;RUN/STOP 开关及各类指示灯的作用等。 2.参照黑板上的电路接线图,电路连接好后经指导教师检查无误,并将 RUN/STOP 开关置于STOP 后,方可接入220V交流电源。 3.在PC 机启动西门子STEP 7编程软件,新建工程,进入编程环境。 4.根据实验内容,在西门子STEP 7编程环境下输入梯形图程序,转换后, 下载到PLC中。

5.程序运行调试并修改。 6.写实验报告。 四、实验内容: 实验1、三相笼型异步电动机全压起动单向运行控制 图 1 三相笼型异步电动机全压起动单向运行控制接线图实验2、三相笼型异步电动机全压起动单向运行PLC控制 图 2 三相笼型异步电动机全压起动单向运行PLC控制梯形图 五、实验总结与思考: 1.简述S7-1200 PLC的硬件由哪几部分组成。 2.请简要叙述从硬件组态开始到程序下载到PLC进行调试的整个过程。 3.做完本次实验的心得体会;

温度传感器报告

温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量,是工业过程三大参量(流量、压力、温度)之一,也是国际单位制(SI)中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题,很久以来,这方面己有多种测温元件和传感器得到普及,但是直到今天,为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求,仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事,如测温元件选择不当、测量方法不宜,均不能得到满意结果。 据有关部门统计,2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币,其中温度传感器占整个传感器市场的14%,主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。 温度传感器的特点 作为一个理想的温度传感器,应该具备以下要求:测量围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的,应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量围和特点是不同的。 几种重要类型的温度传感器的温度测量围和特点,如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。 根据温度传感器的使用方法,通常分为接触测量和非接触测量两类,两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。 通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”,该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”,该电路需考虑线性化和冷端补偿,信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”,半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件,当电源电压变化、外接导线变化时,该电路输出电流基本不受影响,非常适合远距离测温。 温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。 铂薄膜温度传感器膜厚1μm,可置于极小的测量空间,作温度场分布测量,响应时间不超过1ms,偶丝最小直径25μm,热偶体积小于1×10-4mm3,质量小于1μg。 多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值,提高辐射测温的精

PLC实验指导书

可编程序控制器(PLC)实验指导书 华晨辉编 电子科技大学成都学院电子信息工程系 2010年11月

前言 《可编程序控制器(PLC)实验指导书》是根据专业课程《机电一体化现代设计方法》的教学大纲以及教学计划,共安排16个课时的实验学习课程。 《可编程序控制器(PLC)实验指导书》基于GX-DEVELOPER创建PLC程序的软件及GX Simulator调试的软件,实验中安排学生首先学习使用GX-DEVELOPER 软件进行梯形图制作,掌握PLC基本编程技能和操作方法,然后学会使用GX Simulator调试的软件仿真PLC实例,掌握在实际应用中PLC的输入输出及时序图控制等基本操作,为同学们在今后工程实践中的软件应用打下良好的基础。 编者

实验一 PLC的工程及梯形图的制作 【实验目的】 1.熟悉GX-DEVELOPER编程PLC软件。 2.学会在GX-DEVELOPER软件中创建、打开、保存、结束PLC工程。 3.掌握梯形图制作步骤。 【实验内容】 1.熟悉GX-DEVELOPER编程软件界面; 【项目说明】: ①. 工程名。(图示中“工程未设置”是指还未命名该工程) ②. 工程数据一览:是指将工程内的数据按类别用浏览的形式表示; 在其任意一项数据上按右键可以对该工程数据进行新建/复制/删除/改变数据名等操作; 工程数据一览可以用左键拖动来改变其放置的位置,也可以改变其大小。 ③. 单击此处可以关闭工程数据一览。 ④. 单击此项目符号可以显示/不显示工程数据一览。 ⑤. 梯形图程序编写栏。 ⑥. 创建梯形图的工具按钮。 2.创建工程; 【设定要求】:新建工程时,首先需设定必要的PLC系列名、PLC类型和工程名。 【操作步骤】:[工程]——[新建工程];或者点击工具按钮或者用快捷键Ctrl+N。 【项目说明】: ①. PLC系列:点击下拉菜单可以选择适当的PLC系列。 ②. PLC类型:点击下拉菜单可以选择特定PLC系列的类型。 ③. 程序类型:可以选择梯形图或SFC程序。

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