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傳感器系統(tǒng)綜合實驗裝置（配USB數(shù)據(jù)采集卡）
一、概述
“傳感器系統(tǒng)綜合實驗裝置（配USB數(shù)據(jù)采集卡）”是將傳感器、檢測技術(shù)及計算機控制技術(shù)有機的結(jié)合，開發(fā)成功的新一代傳感器系統(tǒng)實驗設(shè)備。適用于各大、中專院校開設(shè)“傳感器原理”、“非電量檢測技術(shù)”、“工業(yè)自動化儀表與控制”等課程的實驗教學(xué)。
二、裝置特點
1.實驗臺桌面采用高絕緣度、高強度、耐高溫的高密度板，具有接地、漏電保護、采用高絕緣的安全型插座，安全性符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。
2.完全采用模塊化設(shè)計，將被測源、傳感器、檢測技術(shù)有機的結(jié)合，使學(xué)生能夠更全面的學(xué)習(xí)和掌握信號傳感、信號處理、信號轉(zhuǎn)換、信號采集和傳輸?shù)恼麄€過程。
3.緊密聯(lián)系傳感器與檢測技術(shù)的*新進展，全面展示傳感器相關(guān)的技術(shù)。
三、配置及技術(shù)性能
實驗裝置由主控臺、檢測源模塊、傳感器及調(diào)理（模塊）、數(shù)據(jù)采集卡組成。
（一）主控臺
1. 信號發(fā)生器：1k～10kHz音頻信號，VP-P=0～17V連續(xù)可調(diào)
2. 1～30Hz低頻信號，VP-P =0～17V連續(xù)可調(diào)，有短路保護功能
3. 四組直流穩(wěn)壓電源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五檔輸出、0～5V可調(diào)，有短路保護功能
4. 恒流源：0～20mA連續(xù)可調(diào)，*大輸出電壓12V
5. 數(shù)字式電壓表：量程0～20V，分為200mV、2V、20V三檔、精度0.5級
6. 數(shù)字式毫安表：量程0～20mA，三位半數(shù)字顯示、精度0.5級，有內(nèi)側(cè)外測功能
7. 頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍1～9999rpm
8. 計時器：0～9999s，精確到0.1s
9. 高精度溫度調(diào)節(jié)儀：多種輸入輸出規(guī)格，人工智能調(diào)節(jié)以及參數(shù)自整定功能，先進控制算法，溫度控制精度±0.5℃
（二）檢測源
1. 加熱源：0～220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫～120℃
2. 轉(zhuǎn)動源：2～24V直流電源驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)在0～3000rpm
3. 振動源：振動頻率1Hz～30Hz（可調(diào)），共振頻率12Hz左右
4.選配部件：
（1）制冷井實驗箱：半導(dǎo)體制冷，溫度范圍：-5℃～室溫
（2）液位流量檢測裝置：分為儲水箱和液位水箱，儲水箱5L，液位0～180mm，24V直流泵，流量0～0.1m3/h，本裝置還配有液位傳感器（擴散硅壓力傳感器液位測量，測量范圍0～180mm）及流量傳感器（渦輪式流量傳感器，數(shù)字脈沖輸出，測量范圍0.05m3/h～0.2m3/h）等。
（四）各種傳感器（共28種）
1. 應(yīng)變傳感器：金屬應(yīng)變傳感器，量程0～1kg，應(yīng)變片阻值350Ω×4
2. 差動變壓器：鐵芯、初級線圈和次級線圈構(gòu)成，量程≥5mm
3. 差動電容傳感器：兩組定片和一組動片構(gòu)成，量程≥5mm
4. 霍爾位移傳感器：線性霍爾片置于梯度磁場中，量程≥3mm
5. 擴散硅壓力傳感器：摩托羅拉集成擴散硅壓力傳感器，量程20kPa，極限壓力100kPa
6. 光纖位移傳感器；Y形導(dǎo)光型傳感器
7. 電渦流傳感器：多股漆包線與金屬渦流片組成，量程≥3mm
8. 壓電加速度傳感器：雙片壓電晶體和銅質(zhì)量塊構(gòu)成，諧振頻率>10kHz
9. 磁電傳感器；線圈和永久磁鋼構(gòu)成，靈敏度0.5v/m/s
10. PT100：金屬鉑電阻傳感器，0℃電阻值100Ω，測溫范圍-20℃～85℃
11. AD590：電流輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍-55℃～155℃，靈敏度1uA/℃
12. LM35：電壓輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍-55℃～150℃，靈敏度10mV/℃
13. K型熱電偶：鎳鉻－鎳硅熱電偶.測溫范圍-50℃～180℃
14. E型熱電偶：鎳鉻－康銅熱電偶，測溫范圍-100℃～110℃
15. Cu50：銅熱電阻，0℃電阻值50Ω，測溫范圍-50℃～100℃
16. PN結(jié)溫度傳感器：測溫范圍-100℃～150℃，靈敏度2.2mV/℃，線性誤差1％
17. NTC：負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，測溫范圍-50℃～350℃
18. PTC；正溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，測溫范圍-50℃～150℃
19. 氣敏傳感器：酒精敏感，測量范圍：50～2000ppm
20. 濕敏傳感器：電容型濕度傳感器，測量范圍1～99%RH
21. 可燃?xì)怏w檢測傳感器：對一氧化碳，甲烷有很好的靈敏度，探測范圍：100～1000ppm可燃?xì)怏w
22. 光敏電阻：硫化鎘(CdS)材料，暗阻≥50MΩ，亮阻≤2kΩ
23. 硅光電池：光譜響應(yīng)420～675nm，光敏區(qū)7.34mm2
24. 聲電傳感器：駐極體電容式，頻響20～20kHz，靈敏度-27dB
25. 紅外傳感器：紅外熱釋電傳感器，檢測距離0.1～5m
26. 磁阻傳感器：銻化銦（InSb）差分磁敏電阻傳感器
27. 光電開關(guān)傳感器：射式光電開關(guān)：包含光軸相對放置的發(fā)射器和接收器
28. 霍爾開關(guān)傳感器：集成霍爾開關(guān)傳感器，工作電壓DC5V
29.選配部件:
(1) 光纖壓力傳感器：傳輸型，壓力測量范圍0～0.1MPa，線性誤差1％
(2) 扭矩傳感器：靜態(tài)扭矩測量傳感器，量程1N.m
(3) 扭矩傳感器：靜態(tài)扭矩測量傳感器，量程0.5N.m
(4) 超聲位移傳感器：40kHz超聲波發(fā)射接收器，測量范圍70mm～250mm，分辨率1mm
(5) PSD位移傳感器：PSD位置傳感器，測量范圍±2mm
(6) CCD電荷耦合傳感器：線陣CCD傳感器，1024像素
(7) 圓光柵傳感器：增量式光電編碼，1024線
長光柵傳感器：1024線長光柵傳感器，量程0～170mm
（四）處理電路
1.包括電橋、電壓放大器、差動放大器、電荷放大器、電容放大器、低通濾波器、渦流變換器、相敏檢波器、移相器、V/I、I/V、F/V轉(zhuǎn)換電路、直流電機驅(qū)動等
2.高速USB數(shù)據(jù)采集卡：含8路模擬量輸入，8路開關(guān)量輸入，5路開關(guān)量輸出，12位A/D轉(zhuǎn)換，采集卡支持*大采樣頻率為400kHz。
3.上位機軟件：本軟件配合USB數(shù)據(jù)采集卡使用，實時采集實驗數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)或靜態(tài)處理和分析，帶有傳感器虛擬仿真、雙通道虛擬示波器、電機控制、DIDO等功能。
四、實驗項目
1. 金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實驗
2. 金屬箔式應(yīng)變片――半橋性能實驗
3. 金屬箔式應(yīng)變片――全橋性能實驗
4. 金屬鉑式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗
5. 直流全橋的應(yīng)用——電子稱實驗
6. 移相實驗
7. 相敏檢波實驗
8. 交流全橋性能測試實驗
9. 交流激勵頻率對全橋的影響
10. 交流全橋振幅測量實驗
11. 擴散硅壓阻壓力傳感器壓力測量實驗
12. 差動變壓器性能實驗
13. 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗
14. 激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗
15. 差動變壓器測試系統(tǒng)的標(biāo)定
16. 差動變壓器的應(yīng)用——振動測量實驗
17. 差動變壓器的應(yīng)用——電子稱實驗
18. 差動電感式傳感器位移特性實驗
19. 差動電感式傳感器振動測量實驗
20. 激勵頻率對電感式傳感器的影響
21. 電容式傳感器的位移特性實驗
22. 電容式傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
23. 電容傳感器動態(tài)特性實驗
24. 直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗
25. 交流激勵霍爾式傳感器的位移特性實驗
26. 霍爾式傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
27. 霍爾式傳感器振動測量實驗
28. 霍爾測速實驗
29. 磁電式傳感器的測速實驗
30. 壓電式傳感器振動實驗
31. 電渦流傳感器的位移特性實驗
32. 被測體材質(zhì)、面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗
33. 電渦流傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
34. 電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗
35. 電渦流傳感器測量振動實驗
36. 光纖傳感器位移特性實驗
37. 光纖傳感器的測速實驗
38. 光纖傳感器測量振動實驗
39. 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
40. 磁阻傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗
41. 光敏電阻特性測試實驗
42. 聲傳感器實驗
43. 光敏電阻應(yīng)用——聲光雙控LED實驗
44. 硅光電池特性測試實驗
45. 紅外熱釋電傳感器實驗
46. 智能調(diào)節(jié)儀溫度控制實驗
47. 集成溫度傳感器的溫度特性實驗
48. 鉑熱電阻溫度特性測試實驗
49. 銅熱電阻溫度特性測試實驗
50. K型熱電偶測溫實驗
51. E型熱電偶測溫實驗
52. 熱電偶冷端溫度補償實驗
53. PN結(jié)溫度特性測試實驗
54. PTC溫度特性測試實驗
55. NTC溫度特性測試實驗
56. 氣敏（酒精）傳感器實驗
57. 氣敏（可燃?xì)怏w）傳感器實驗
58. 濕敏傳感器實驗
59. 直流電機驅(qū)動實驗
60. I/V、F/V轉(zhuǎn)換實驗
61. 智能調(diào)節(jié)儀轉(zhuǎn)速控制實驗
62. 選做實驗
63. 光纖壓力傳感器壓力測量實驗
64. 靜態(tài)扭矩測量實驗
65. 超聲波位移測量實驗
66. PSD傳感器位移測量實驗
67. CCD傳感器測徑實驗
68. 圓光柵角位移測量實驗
69. 長光柵線位移測量實驗
70. 水箱液位測量實驗
71. 水箱流量測量實驗
72. 計算機轉(zhuǎn)速控制實驗
73. 計算機液位控制實驗
74. 計算機位置控制實驗
“傳感器系統(tǒng)綜合實驗裝置（配USB數(shù)據(jù)采集卡）”是將傳感器、檢測技術(shù)及計算機控制技術(shù)有機的結(jié)合，開發(fā)成功的新一代傳感器系統(tǒng)實驗設(shè)備。適用于各大、中專院校開設(shè)“傳感器原理”、“非電量檢測技術(shù)”、“工業(yè)自動化儀表與控制”等課程的實驗教學(xué)。
1.實驗臺桌面采用高絕緣度、高強度、耐高溫的高密度板，具有接地、漏電保護、采用高絕緣的安全型插座，安全性符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。
2.完全采用模塊化設(shè)計，將被測源、傳感器、檢測技術(shù)有機的結(jié)合，使學(xué)生能夠更全面的學(xué)習(xí)和掌握信號傳感、信號處理、信號轉(zhuǎn)換、信號采集和傳輸?shù)恼麄€過程。
3.緊密聯(lián)系傳感器與檢測技術(shù)的*新進展，全面展示傳感器相關(guān)的技術(shù)。
三、配置及技術(shù)性能
實驗裝置由主控臺、檢測源模塊、傳感器及調(diào)理（模塊）、數(shù)據(jù)采集卡組成。
（一）主控臺
1. 信號發(fā)生器：1k～10kHz音頻信號，VP-P=0～17V連續(xù)可調(diào)
2. 1～30Hz低頻信號，VP-P =0～17V連續(xù)可調(diào)，有短路保護功能
3. 四組直流穩(wěn)壓電源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五檔輸出、0～5V可調(diào)，有短路保護功能
4. 恒流源：0～20mA連續(xù)可調(diào)，*大輸出電壓12V
5. 數(shù)字式電壓表：量程0～20V，分為200mV、2V、20V三檔、精度0.5級
6. 數(shù)字式毫安表：量程0～20mA，三位半數(shù)字顯示、精度0.5級，有內(nèi)側(cè)外測功能
7. 頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍1～9999rpm
8. 計時器：0～9999s，精確到0.1s
9. 高精度溫度調(diào)節(jié)儀：多種輸入輸出規(guī)格，人工智能調(diào)節(jié)以及參數(shù)自整定功能，先進控制算法，溫度控制精度±0.5℃
（二）檢測源
1. 加熱源：0～220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫～120℃
2. 轉(zhuǎn)動源：2～24V直流電源驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)在0～3000rpm
3. 振動源：振動頻率1Hz～30Hz（可調(diào)），共振頻率12Hz左右
4.選配部件：
（1）制冷井實驗箱：半導(dǎo)體制冷，溫度范圍：-5℃～室溫
（2）液位流量檢測裝置：分為儲水箱和液位水箱，儲水箱5L，液位0～180mm，24V直流泵，流量0～0.1m3/h，本裝置還配有液位傳感器（擴散硅壓力傳感器液位測量，測量范圍0～180mm）及流量傳感器（渦輪式流量傳感器，數(shù)字脈沖輸出，測量范圍0.05m3/h～0.2m3/h）等。
（四）各種傳感器（共28種）
1. 應(yīng)變傳感器：金屬應(yīng)變傳感器，量程0～1kg，應(yīng)變片阻值350Ω×4
2. 差動變壓器：鐵芯、初級線圈和次級線圈構(gòu)成，量程≥5mm
3. 差動電容傳感器：兩組定片和一組動片構(gòu)成，量程≥5mm
4. 霍爾位移傳感器：線性霍爾片置于梯度磁場中，量程≥3mm
5. 擴散硅壓力傳感器：摩托羅拉集成擴散硅壓力傳感器，量程20kPa，極限壓力100kPa
6. 光纖位移傳感器；Y形導(dǎo)光型傳感器
7. 電渦流傳感器：多股漆包線與金屬渦流片組成，量程≥3mm
8. 壓電加速度傳感器：雙片壓電晶體和銅質(zhì)量塊構(gòu)成，諧振頻率>10kHz
9. 磁電傳感器；線圈和永久磁鋼構(gòu)成，靈敏度0.5v/m/s
10. PT100：金屬鉑電阻傳感器，0℃電阻值100Ω，測溫范圍-20℃～85℃
11. AD590：電流輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍-55℃～155℃，靈敏度1uA/℃
12. LM35：電壓輸出型集成溫度傳感器，測溫范圍-55℃～150℃，靈敏度10mV/℃
13. K型熱電偶：鎳鉻－鎳硅熱電偶.測溫范圍-50℃～180℃
14. E型熱電偶：鎳鉻－康銅熱電偶，測溫范圍-100℃～110℃
15. Cu50：銅熱電阻，0℃電阻值50Ω，測溫范圍-50℃～100℃
16. PN結(jié)溫度傳感器：測溫范圍-100℃～150℃，靈敏度2.2mV/℃，線性誤差1％
17. NTC：負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，測溫范圍-50℃～350℃
18. PTC；正溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，測溫范圍-50℃～150℃
19. 氣敏傳感器：酒精敏感，測量范圍：50～2000ppm
20. 濕敏傳感器：電容型濕度傳感器，測量范圍1～99%RH
21. 可燃?xì)怏w檢測傳感器：對一氧化碳，甲烷有很好的靈敏度，探測范圍：100～1000ppm可燃?xì)怏w
22. 光敏電阻：硫化鎘(CdS)材料，暗阻≥50MΩ，亮阻≤2kΩ
23. 硅光電池：光譜響應(yīng)420～675nm，光敏區(qū)7.34mm2
24. 聲電傳感器：駐極體電容式，頻響20～20kHz，靈敏度-27dB
25. 紅外傳感器：紅外熱釋電傳感器，檢測距離0.1～5m
26. 磁阻傳感器：銻化銦（InSb）差分磁敏電阻傳感器
27. 光電開關(guān)傳感器：射式光電開關(guān)：包含光軸相對放置的發(fā)射器和接收器
28. 霍爾開關(guān)傳感器：集成霍爾開關(guān)傳感器，工作電壓DC5V
29.選配部件:
(1) 光纖壓力傳感器：傳輸型，壓力測量范圍0～0.1MPa，線性誤差1％
(2) 扭矩傳感器：靜態(tài)扭矩測量傳感器，量程1N.m
(3) 扭矩傳感器：靜態(tài)扭矩測量傳感器，量程0.5N.m
(4) 超聲位移傳感器：40kHz超聲波發(fā)射接收器，測量范圍70mm～250mm，分辨率1mm
(5) PSD位移傳感器：PSD位置傳感器，測量范圍±2mm
(6) CCD電荷耦合傳感器：線陣CCD傳感器，1024像素
(7) 圓光柵傳感器：增量式光電編碼，1024線
長光柵傳感器：1024線長光柵傳感器，量程0～170mm
（四）處理電路
1.包括電橋、電壓放大器、差動放大器、電荷放大器、電容放大器、低通濾波器、渦流變換器、相敏檢波器、移相器、V/I、I/V、F/V轉(zhuǎn)換電路、直流電機驅(qū)動等
2.高速USB數(shù)據(jù)采集卡：含8路模擬量輸入，8路開關(guān)量輸入，5路開關(guān)量輸出，12位A/D轉(zhuǎn)換，采集卡支持*大采樣頻率為400kHz。
3.上位機軟件：本軟件配合USB數(shù)據(jù)采集卡使用，實時采集實驗數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)或靜態(tài)處理和分析，帶有傳感器虛擬仿真、雙通道虛擬示波器、電機控制、DIDO等功能。
四、實驗項目
1. 金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實驗
2. 金屬箔式應(yīng)變片――半橋性能實驗
3. 金屬箔式應(yīng)變片――全橋性能實驗
4. 金屬鉑式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗
5. 直流全橋的應(yīng)用——電子稱實驗
6. 移相實驗
7. 相敏檢波實驗
8. 交流全橋性能測試實驗
9. 交流激勵頻率對全橋的影響
10. 交流全橋振幅測量實驗
11. 擴散硅壓阻壓力傳感器壓力測量實驗
12. 差動變壓器性能實驗
13. 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗
14. 激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗
15. 差動變壓器測試系統(tǒng)的標(biāo)定
16. 差動變壓器的應(yīng)用——振動測量實驗
17. 差動變壓器的應(yīng)用——電子稱實驗
18. 差動電感式傳感器位移特性實驗
19. 差動電感式傳感器振動測量實驗
20. 激勵頻率對電感式傳感器的影響
21. 電容式傳感器的位移特性實驗
22. 電容式傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
23. 電容傳感器動態(tài)特性實驗
24. 直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗
25. 交流激勵霍爾式傳感器的位移特性實驗
26. 霍爾式傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
27. 霍爾式傳感器振動測量實驗
28. 霍爾測速實驗
29. 磁電式傳感器的測速實驗
30. 壓電式傳感器振動實驗
31. 電渦流傳感器的位移特性實驗
32. 被測體材質(zhì)、面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗
33. 電渦流傳感器的應(yīng)用——電子稱實驗
34. 電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗
35. 電渦流傳感器測量振動實驗
36. 光纖傳感器位移特性實驗
37. 光纖傳感器的測速實驗
38. 光纖傳感器測量振動實驗
39. 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
40. 磁阻傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗
41. 光敏電阻特性測試實驗
42. 聲傳感器實驗
43. 光敏電阻應(yīng)用——聲光雙控LED實驗
44. 硅光電池特性測試實驗
45. 紅外熱釋電傳感器實驗
46. 智能調(diào)節(jié)儀溫度控制實驗
47. 集成溫度傳感器的溫度特性實驗
48. 鉑熱電阻溫度特性測試實驗
49. 銅熱電阻溫度特性測試實驗
50. K型熱電偶測溫實驗
51. E型熱電偶測溫實驗
52. 熱電偶冷端溫度補償實驗
53. PN結(jié)溫度特性測試實驗
54. PTC溫度特性測試實驗
55. NTC溫度特性測試實驗
56. 氣敏（酒精）傳感器實驗
57. 氣敏（可燃?xì)怏w）傳感器實驗
58. 濕敏傳感器實驗
59. 直流電機驅(qū)動實驗
60. I/V、F/V轉(zhuǎn)換實驗
61. 智能調(diào)節(jié)儀轉(zhuǎn)速控制實驗
62. 選做實驗
63. 光纖壓力傳感器壓力測量實驗
64. 靜態(tài)扭矩測量實驗
65. 超聲波位移測量實驗
66. PSD傳感器位移測量實驗
67. CCD傳感器測徑實驗
68. 圓光柵角位移測量實驗
69. 長光柵線位移測量實驗
70. 水箱液位測量實驗
71. 水箱流量測量實驗
72. 計算機轉(zhuǎn)速控制實驗
73. 計算機液位控制實驗
74. 計算機位置控制實驗
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