检测与传感器转换技术实验,QY-CG811

传感器是将被测非电量信号转换为与之有确定对应关系电量输出的器件或装置，也叫变换器、换能器或探测器。传感器通常由敏感器件和转换器件组合而成。敏感器件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换器件通常是指将敏感器件在传感器内部输出转换为便于人们应用、处理外部输出（通常为电参量）信号的部分。
传感器的分类
按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。
按工作原理可划分为：
1．电学式传感器
电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。
电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。
电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。
电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。
磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。
电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。
2．磁学式传感器
磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的测量。
3．光电式传感器
光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。
4．电势型传感器
电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。
5．电荷传感器
电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。
6．半导体传感器
半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。
7．谐振式传感器
谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。
8．电化学式传感器
电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。
另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光敏电阻受到光照射时，电阻值会发生变化，直接把光信号转换成电信号输出；后者则要把输入给传感器的非电量先转换成另外一种非电量，然后再转换成电信号输出，如采用弹簧管敏感元件制成的压力传感器就属于这一类，当有压力作用到弹簧管时，弹簧管产生形变，传感器再把变形量转换为电信号输出
检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。
检测系统
首先通常由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转换成电参量信号，然后经信号调理（包括：信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等）、数据采集、信号处理后，进行显示、输出；加上系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的现代检测（仪器）系统 。
信号调理
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
数据采集
数据采集是对信号调理后的连续模拟信号离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把数据及时传递给微处理器或自动存储。性能指标如下：
输入模拟电压信号范围 单位V；
转换速度 单位次/秒；
分辨率 以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征；
转换误差 实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。
信号处理
现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）或为核心来直接采用工业控制计算机构建。
信号显示
检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的当前值后送至各自的显示器作实时显示，以及时知道被测参量的瞬时值、累积值或其随时间的变化情况。显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式三种。
信号输出
通常把测量值及时传送给监控计算机、可编程控制器（PLC）或其他智能化终端。检测仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体要求确定。
输入设备
输入设备用于输入设置参数，下达有关命令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、条码阅读器等。通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息和数据输入的方式将会得到更多的应用。
稳压电源
由于工业现场通常只能提供交流220 V工频电源或+24 V直流电源，传感器和检测检测系统通常不经降压、稳压就无法直接使用；因此需根据传感器和检测检测系统内部电路实际需要，自行设计稳压电源。

上海求育QY-CG811检测与传感器转换技术实验台可完成“传感器原理与应用”、“自动检测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“非电量电测技术”“工程检测技术及应用”等课程的教学实验。从传感器、测量仪表、专用电源、温度源、气源、振动源、转动源、信号源、数据采集控制器到实验连接线等均配套齐全，其性能、精度及规格均密切结合实验的需要进行配套。
实验项目
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
实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验
实验五金属箔式应变片——温度影响实验
实验六直流全桥的应用——电子秤实验
实验七移相器实验
实验八相敏检波器实验
实验九交流信号激励的称重传感器实验
实验十差动变压器的性能实验
实验十一激励频率对差动变压器特性的影响实验
实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验
实验十三差动变压器的应用——振动测量实验
实验十四电容式传感器的位移特性实验
实验十五电容传感器动态特性实验
实验十六直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
实验十七交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
实验十八霍尔式传感器振动测量实验*
实验十九霍尔式传感器的应用——电子秤实验
实验二十霍尔测速实验
实验二十一磁电式转速传感器的测速实验
实验二十二用磁电式传感器测量振动实验*
实验二十三压电式传感器测量振动实验
实验二十四电涡流传感器的位移特性实验
实验二十五被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验
实验二十六被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验
实验二十七电涡流传感器测量振动实验
实验二十八电涡流传感器的应用——电子秤实验
实验二十九电涡流传感器测转速实验*
实验三十K、E型热电偶温度特性实验
实验三十一热电偶冷端温度补偿实验*
实验三十二光电转速传感器的转速测量实验
实验三十三利用光电传感器测转速的其它方案*
实验三十四光敏电阻演示实验
实验三十五对酒精敏感的气敏传感器的原理实验
实验三十六湿度传感器的实验
实验三十七PN结温度传感器温度特性实验
实验三十八负温热敏电阻温度特性实验
实验三十九扩散硅压阻压力传感器的压力测量实验
实验四十扩散硅压阻压力传感器差压测量实验*
实验四十一光纤传感器的位移特性实验
实验四十二光纤传感器测量振动实验
实验四十三光纤传感器的测速实验
实验四十四集成温度传感器的温度特性实验
实验四十五pt100热电阻温度特性实验
实验四十六Cu50热电阻温度特性实验
实验四十七正温热敏电阻温度特性实验
实验四十八热释电红外传感器特性实验
实验四十九气体流量的测定*
实验五十硅光电池演示实验
实验五十一超声波传感器测量距离实验
实验五十二超声波传感器的运用*
实验五十三PSD位置传感器测定位置实验
实验五十四PSD位置传感器微振动测量实验
实验五十五PSD位置传感器用于自动定位系统*
实验五十六扭矩传感器的性能实验
实验五十七扭矩传感器的不同形式*
实验五十八CCD电荷耦合器件测定直径实验
实验五十九光学系统对CCD测径系统的影响*
实验六十光栅传感器莫尔条纹的细分、计数实验
备注：带*号实验为思考实验，由学生自己动手组建。