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工业自动化仪表实验指导书 PAGE 2 PAGE 61 工业自动化仪表 实验指导书 黄 敏 陕西科技大学电气与信息工程学院 2010. 10 目 录 实验一 热电偶测温 8 实验二 应变片性能及电桥（设计性实验） 12 实验三 半导体应变片性能检测 16 实验四 霍尔式传感器直流激励特性 20 实验五 压电传感器动态特性实验 22 实验六 差动变压器性能检测 24 实验七 磁电式传感器性能检测 27 实验八 差动变面积电容传感器特性 29 实验九 电涡流传感器静态性能检测 31 实验十 扩散硅压力传感器实验 33 实验十一 光电器件特性测量（一） 36 实验十二 光电器件特性测量（二） 40 实验十三 光纤位移传感器实验测量 45 实验十四 温度变送器的校验 48 实验十五 压力变送器的校验 55 实验仪简介 CSY传感器系统实验仪上采用的大部分传感器虽是教学传感器（透明结构便于教学）但其结构与线路是工业应用的基础。实验帮助广大学生加深理解课本知识，学会作为一个科技工作者应具有的动手能力、操作技能及分析与解决问题的能力。实验指导书每个实验中都有注意事项。希望学生认真阅读，谨慎操作，否则容易引起器件损坏。 实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。 传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头、小电机、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.５插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子）、半导体扩散硅压阻式差压传感器、气敏传感器及湿敏元件安装盒、热释电传感器、光电开关、硅光电池、光敏电阻元件安装盒，具体安装部位参看附录。 显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（土2V一土10V分５档调节）、F/V显示表（可作为电压表和频率表）、动圈毫伏表（5ｍV－500ｍV）、音频振荡器、低频振荡器、土15V不可调稳压电源。 实验主面板上传感器符号单元：所有传感器（包括激振线圈）的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号（包括激励线圈引入低频激振器信号）按符号从这个单元插孔引线。 处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容变换放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、涡流变换器等单元组成。 CSY实验仪配上一台双线（双踪）通用示波器可做几十种实验,也可以利用传感器及处理电路开发实验项目。 二、主要技术参数、性能及说明 传感器安装台部分： 双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过各自测微头或激振线圈接入低频激振器Vo可做静态或动态测量。 应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。（或采用标准双孔悬臂梁传感器应变梁）。 传感器： 1．差动变压器（电感式） 量程：≥5mm，直流电阻：5Ω-10Ω。由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心圈，铁芯为软磁铁氧体。 2．电涡流位移传感器 量程：≥1mm，直流电阻：1Ω-2Ω。多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。 3．霍尔式传感器 量程：≥2mm，直流电阻：激励源端口800Ω-1.5KΩ；输出端口300Ω-500Ω。 日本JVC公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中。 4．热电偶 直流电阻：10Ω左右。由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为Ｔ，冷端温度为环境温度。 5．电容式传感器 量程：≥土2mm。由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。 6．热敏电阻 半导体热敏电阻NTC：温度系数为负，25℃时为10KΩ。 7．光纤传感器 由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围≥2mm。 8．半导体扩散硅压阻式压力传感器 量程：10KPa（差压）供电：≤６Ｖ 美国摩托罗拉公司生产的MPX型压阻式差压传感器。 9．压电加速度计 PZT-5压电晶片和铜质量块构成。谐振频率：≥10KHz，电荷灵敏度：ｑ≥20PC/G。 10．应变式传感器 箔式应变片电阻值：350Ω、应变系数：2，平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有６片应变片，横向所贴的两片为温度补偿片。 11．PN结温度传感器 利用半导体PN结良好的线性温度电压特性制成的测温传感器，能直接显示被测灵敏度：－2.1mV／℃。 12．磁电式传感器 Φ0.21Ｘ1000 直流电阻：30Ω－４0Ω，由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.5ｖ/M/S 1