传感器及检测技术实验装置

一、基本要求

1 、实验台采用铝合金单层框架结构形式，电源、 振荡源、 温度源、气动源、仪表、数据采集等单元独立做成挂箱，所有实验箱均采用标准箱 , 更换方便，便于邮寄维修；

2 、采用模块化结构，结构方便学生了解传感器的内部构造，有助于学生增加感性认识；传感器和转化电路模块正面印有电路原理图，可提高学生对基本原理的认识，增加实验效果，所有模块底部加磁铁，侧部有卡槽，便于拼接到一起，形成一个整体，利于实验室管理；

3 、可靠性高，具有较大的设计余量和较强的短路保护能力；

4 、集信号检测、仪表控制为一体，模拟实际的工业测量系统，知识覆盖面广；

5 、温度源、气源、振动源、转速源、信号源等可作为学生课程设计、毕业设计和开发性实验的平台。可配置多种传感器，在完成典型举例示范实验后，学生可以自己开发实验；

6 、硬件和电脑连接方便，只需通过一个 USB 的电缆线就可以方便的连接到 PC 机；

7 、实验操作面板要求采用 3mm 厚高强度绝缘材料雕刻丝印。基于实验操作的人身安全性考虑，要求所有挂箱的箱体及面板均采用非金属绝缘材料 , 不采用金属材料的箱体及面板。

二、工作条件

1 ） 输入电源：单相三线 AC220V ± 10 ％ 50Hz ；

2 ） 工作环境：温度 -10 ℃ - +40 ℃ , 相对湿度 <85%(25 ℃ ) 海拔 <4000m ；

3 ） 装机容量： <0.5kVA ；

4 ） 外形尺寸约 ： 1600mm × 750mm × 1250mm ；

三、控制屏

本实训装置由挂箱、传感器母板、相应实验实训模块、数据采集及处理软件、铝合金单层支架及实验桌五部分组成。

1、挂箱部分：

1 ）气动源及压力表：气动源：压力范围 0-25Kpa ；数字压力表 1 只：测压范围 0-999.9Kpa ，精度 0.5 级；玻璃转子气体流量计；

2 ）直流仪表：直流电压表1只：分为200mV、2V、20V、200V四档，精度0.5级；直流电流表1只：分为2mA、20mA、200mA、2A四档，精度0.5级；

3）直流电源及振荡源：±5V、±15V共四路直流稳压电源输出；±1.2V-12V/1A连续可调电源输出；音频振荡器：频率范围0.4KHz-10KHz, Vp-p范围0-20V，有180°、0°反相两组输出，最大输出电流0.5A；低频振荡器：频率范围1Hz-30Hz，Vp-p范围0-20V，最大输出电流0.5A；频率/转速表：频率测量范围0—9999Hz，转速测量范围0-9999rpm，四位数字显示，测量精度为：0.5级；计时秒表；

4 ）温度源： 0-220V 交流电源加热，温度可控制在室温至 120 ℃。

2 、传感器母板：（在投标文件中提供设备图片，供参考）

为了便于实验室管理和设备性能稳定，要求以下各种实验传感器及其所对应的机械构件安装母板上，配置如下：

1）悬臂梁及测微头：双平行悬臂梁，装有磁钢、激振线圈和螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验；

2）加热器：输入电压Uin=0-5V，热源温度可高于环境温度30℃左右；

3）转动源：直流电机驱动，输入电压Uin=0~12V，转速调节范围0~3000rpm；

4）振动源：激振线圈和磁钢组成，输入1Hz~30Hz低频正弦信号，实现振动台上下振动；

5）应变片及检测机构：由压力传感器和托盘构成，应变片阻值350Ω，最大量程1kG；

6）差动变压器：由透明空心变压器和可移动的铁芯组成，空心变压器由1个初级、2个次级线圈，铁氧体的行程0-15mm；

7）电涡流传感器：振荡幅度0-15mm，线圈电阻3Ω~5Ω左右；

8）霍尔传感器：振荡幅度:0~±7.5mm，传感器输入和输出内阻为240Ω~550Ω；

9）热电偶：铜/镍铜热电偶，测量范围-200~+350℃；

10）电容式传感器：由4组电容定极板和3组电容动极板组成，位移检测幅度0-±7.5mm；

11）光纤传感器测量机构：由FT-420-10型光纤传感器和红外线发射与接收安装机构组成，可应用于位移、振动、压力和速度等非电量的检测；

12）压阻式传感器测量机构： 由MPX53DP型差压传感器和安装机构组成。 传感器采用X型工作片，输入内阻450Ω，输出内阻1kΩ左右，主要用于压力的测量；

13）压电传感器：由压电陶瓷片和铜块组成，可测量力和加速度；

14）磁电式传感器：由线圈和磁钢组成，内阻约25Ω，灵敏度：0.5V/m/s；

3、传感器二次电路模块

采用实用的传感器元器件，处理电路采用模块化设计，要求采用模块化可拼装实验盒封装， 方便学生了解传感器的内部构造，增加感性认识， 尺寸不小于100mm × 160mm。

1）差动放大电路I

采用高共模抑制比仪用放大器，可完成应变片单臂、半桥、全桥实验；

2）差动放大电路II

采用高共模抑制比仪用放大器，配合应变传感器实验单元，完成霍尔传感器特性、压电式传感器实验；

3）电容传感器实验模块

由74LS520芯片构成的多谐振荡器产生高频方波信号，通过环形二极管电桥，对被测电容进行充放电，经过处理电路输出一个与电容成正比的电压信号；

4）压电传感器实验模块

采用电荷放大器作为压电传感器的处理电路，由反馈电容和高增益运放CA3140构成；

5）电涡流传感器实验模块

电涡流传感器的线圈作为一个元件接入调频式测量电路中，当传感器与被测导体距离发生变化时，传感器电感改变，导致振荡频率变化，通过f-V变换，可由电压表测出相应的电压变化；

6）光纤传感器实验模块

线路板上的光纤座内封装了红外发射、接收对管并接入电路中。光纤传感器插入光纤座内，起到导光作用，当光纤探头与被测反光面距离发生改变时，红外接收管接收到的入射光发生变化，从而导致输出电压变化；

7）移相器，相敏检波器，低通滤波器

包含移相器、相敏检波器、低通滤波器三个单元。移相器移相范围0-20度，相敏检波器由极性反转整形电路与电子开关构成检波电路。低通滤波器为二阶有源低通滤波电路；

8）温度传感器实验模块

该模块可对Cu50、Pt100、K型热电偶、E型热电偶、AD590的信号进行转换、放大处理，完成多种温度传感器的性能实验。