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傳感器及檢測技術(shù)實驗裝置

一、基本要求

1 、實驗臺采用鋁合金單層框架結(jié)構(gòu)形式，電源、 振蕩源、 溫度源、氣動源、儀表、數(shù)據(jù)采集等單元獨立做成掛箱，所有實驗箱均采用標準箱 , 更換方便，便于郵寄維修；

2 、采用模塊化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)方便學生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，有助于學生增加感性認識；傳感器和轉(zhuǎn)化電路模塊正面印有電路原理圖，可提高學生對基本原理的認識，增加實驗效果，所有模塊底部加磁鐵，側(cè)部有卡槽，便于拼接到一起，形成一個整體，利于實驗室管理；

3 、可靠性高，具有較大的設(shè)計余量和較強的短路保護能力；

4 、集信號檢測、儀表控制為一體，模擬實際的工業(yè)測量系統(tǒng)，知識覆蓋面廣；

5 、溫度源、氣源、振動源、轉(zhuǎn)速源、信號源等可作為學生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和開發(fā)性實驗的平臺�？膳渲枚喾N傳感器，在完成典型舉例示范實驗后，學生可以自己開發(fā)實驗；

6 、硬件和電腦連接方便，只需通過一個 USB 的電纜線就可以方便的連接到 PC 機；

7 、實驗操作面板要求采用 3mm 厚高強度絕緣材料雕刻絲印。基于實驗操作的人身安全性考慮，要求所有掛箱的箱體及面板均采用非金屬絕緣材料 , 不采用金屬材料的箱體及面板。

二、工作條件

1 ） 輸入電源：單相三線 AC220V ± 10 ％ 50Hz ；

2 ） 工作環(huán)境：溫度 -10 ℃ - +40 ℃ , 相對濕度 <85%(25 ℃ ) 海拔 <4000m ；

3 ） 裝機容量： <0.5kVA ；

4 ） 外形尺寸約 ： 1600mm × 750mm × 1250mm ；

三、控制屏

本實訓裝置由掛箱、傳感器母板、相應(yīng)實驗實訓模塊、數(shù)據(jù)采集及處理軟件、鋁合金單層支架及實驗桌五部分組成。

1、掛箱部分：

1 ）氣動源及壓力表：氣動源：壓力范圍 0-25Kpa ；數(shù)字壓力表 1 只：測壓范圍 0-999.9Kpa ，精度 0.5 級；玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計；

2 ）直流儀表：直流電壓表1只：分為200mV、2V、20V、200V四檔，精度0.5級；直流電流表1只：分為2mA、20mA、200mA、2A四檔，精度0.5級；

3）直流電源及振蕩源：±5V、±15V共四路直流穩(wěn)壓電源輸出；±1.2V-12V/1A連續(xù)可調(diào)電源輸出；音頻振蕩器：頻率范圍0.4KHz-10KHz, Vp-p范圍0-20V，有180°、0°反相兩組輸出，最大輸出電流0.5A；低頻振蕩器：頻率范圍1Hz-30Hz，Vp-p范圍0-20V，最大輸出電流0.5A；頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍0—9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍0-9999rpm，四位數(shù)字顯示，測量精度為：0.5級；計時秒表；

4 ）溫度源： 0-220V 交流電源加熱，溫度可控制在室溫至 120 ℃。

2 、傳感器母板：（在投標文件中提供設(shè)備圖片，供參考）

為了便于實驗室管理和設(shè)備性能穩(wěn)定，要求以下各種實驗傳感器及其所對應(yīng)的機械構(gòu)件安裝母板上，配置如下：

1）懸臂梁及測微頭：雙平行懸臂梁，裝有磁鋼、激振線圈和螺旋測微頭，可進行壓力位移與振動實驗；

2）加熱器：輸入電壓Uin=0-5V，熱源溫度可高于環(huán)境溫度30℃左右；

3）轉(zhuǎn)動源：直流電機驅(qū)動，輸入電壓Uin=0~12V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍0~3000rpm；

4）振動源：激振線圈和磁鋼組成，輸入1Hz~30Hz低頻正弦信號，實現(xiàn)振動臺上下振動；

5）應(yīng)變片及檢測機構(gòu)：由壓力傳感器和托盤構(gòu)成，應(yīng)變片阻值350Ω，最大量程1kG；

6）差動變壓器：由透明空心變壓器和可移動的鐵芯組成，空心變壓器由1個初級、2個次級線圈，鐵氧體的行程0-15mm；

7）電渦流傳感器：振蕩幅度0-15mm，線圈電阻3Ω~5Ω左右；

8）霍爾傳感器：振蕩幅度:0~±7.5mm，傳感器輸入和輸出內(nèi)阻為240Ω~550Ω；

9）熱電偶：銅/鎳銅熱電偶，測量范圍-200~+350℃；

10）電容式傳感器：由4組電容定極板和3組電容動極板組成，位移檢測幅度0-±7.5mm；

11）光纖傳感器測量機構(gòu)：由FT-420-10型光纖傳感器和紅外線發(fā)射與接收安裝機構(gòu)組成，可應(yīng)用于位移、振動、壓力和速度等非電量的檢測；

12）壓阻式傳感器測量機構(gòu)： 由MPX53DP型差壓傳感器和安裝機構(gòu)組成。 傳感器采用X型工作片，輸入內(nèi)阻450Ω，輸出內(nèi)阻1kΩ左右，主要用于壓力的測量；

13）壓電傳感器：由壓電陶瓷片和銅塊組成，可測量力和加速度；

14）磁電式傳感器：由線圈和磁鋼組成，內(nèi)阻約25Ω，靈敏度：0.5V/m/s；

3、傳感器二次電路模塊

采用實用的傳感器元器件，處理電路采用模塊化設(shè)計，要求采用模塊化可拼裝實驗盒封裝， 方便學生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，增加感性認識， 尺寸不小于100mm × 160mm。

1）差動放大電路I

采用高共模抑制比儀用放大器，可完成應(yīng)變片單臂、半橋、全橋?qū)嶒灒?

2）差動放大電路II

采用高共模抑制比儀用放大器，配合應(yīng)變傳感器實驗單元，完成霍爾傳感器特性、壓電式傳感器實驗；

3）電容傳感器實驗?zāi)�塊

由74LS520芯片構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生高頻方波信號，通過環(huán)形二極管電橋，對被測電容進行充放電，經(jīng)過處理電路輸出一個與電容成正比的電壓信號；

4）壓電傳感器實驗?zāi)�塊

采用電荷放大器作為壓電傳感器的處理電路，由反饋電容和高增益運放CA3140構(gòu)成；

5）電渦流傳感器實驗?zāi)�塊

電渦流傳感器的線圈作為一個元件接入調(diào)頻式測量電路中，當傳感器與被測導體距離發(fā)生變化時，傳感器電感改變，導致振蕩頻率變化，通過f-V變換，可由電壓表測出相應(yīng)的電壓變化；

6）光纖傳感器實驗?zāi)�塊

線路板上的光纖座內(nèi)封裝了紅外發(fā)射、接收對管并接入電路中。光纖傳感器插入光纖座內(nèi)，起到導光作用，當光纖探頭與被測反光面距離發(fā)生改變時，紅外接收管接收到的入射光發(fā)生變化，從而導致輸出電壓變化；

7）移相器，相敏檢波器，低通濾波器

包含移相器、相敏檢波器、低通濾波器三個單元。移相器移相范圍0-20度，相敏檢波器由極性反轉(zhuǎn)整形電路與電子開關(guān)構(gòu)成檢波電路。低通濾波器為二階有源低通濾波電路；

8）溫度傳感器實驗?zāi)�塊

該模塊可對Cu50、Pt100、K型熱電偶、E型熱電偶、AD590的信號進行轉(zhuǎn)換、放大處理，完成多種溫度傳感器的性能實驗。