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傳感器及檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、基本要求

1 、實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(dòng)源、儀表、數(shù)據(jù)采集等單元獨(dú)立做成掛箱，所有實(shí)驗(yàn)箱均采用標(biāo)準(zhǔn)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(xué)生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，有助于學(xué)生增加感性認(rèn)識(shí)；傳感器和轉(zhuǎn)化電路模塊正面印有電路原理圖，可提高學(xué)生對(duì)基本原理的認(rèn)識(shí)，增加實(shí)驗(yàn)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(gè)整體，利于實(shí)驗(yàn)室管理；

3 、可靠性高，具有較大的設(shè)計(jì)余量和較強(qiáng)的短路保護(hù)能力；

4 、集信號(hào)檢測(cè)、儀表控制為一體，模擬實(shí)際的工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)，知識(shí)覆蓋面廣；

5 、溫度源、氣源、振動(dòng)源、轉(zhuǎn)速源、信號(hào)源等可作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和開發(fā)性實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。可配置多種傳感器，在完成典型舉例示范實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以自己開發(fā)實(shí)驗(yàn)；

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

7 、實(shí)驗(yàn)操作面板要求采用 3mm 厚高強(qiáng)度絕緣材料雕刻絲印。基于實(shí)驗(yàn)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：?jiǎn)蜗嗳�線 AC220V ± 10 ％ 50Hz ；

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

3 ） 裝機(jī)容量： <0.5kVA ；

4 ） 外形尺寸約 ： 1600mm × 750mm × 1250mm ；

三、控制屏

本實(shí)訓(xùn)裝置由掛箱、傳感器母板、相應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)模塊、數(shù)據(jù)采集及處理軟件、鋁合金單層支架及實(shí)驗(yàn)桌五部分組成。

1、掛箱部分：

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

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(jí)；直流電流表1只：分為2mA、20mA、200mA、2A四檔，精度0.5級(jí)；

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(cè)量范圍0—9999Hz，轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍0-9999rpm，四位數(shù)字顯示，測(cè)量精度為：0.5級(jí)；計(jì)時(shí)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(biāo)文件中提供設(shè)備圖片，供參考）

為了便于實(shí)驗(yàn)室管理和設(shè)備性能穩(wěn)定，要求以下各種實(shí)驗(yàn)傳感器及其所對(duì)應(yīng)的機(jī)械構(gòu)件安裝母板上，配置如下：

1）懸臂梁及測(cè)微頭：雙平行懸臂梁，裝有磁鋼、激振線圈和螺旋測(cè)微頭，可進(jìn)行壓力位移與振動(dòng)實(shí)驗(yàn)；

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

4）振動(dòng)源：激振線圈和磁鋼組成，輸入1Hz~30Hz低頻正弦信號(hào)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)上下振動(dòng)；

5）應(yīng)變片及檢測(cè)機(jī)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(dòng)變壓器：由透明空心變壓器和可移動(dòng)的鐵芯組成，空心變壓器由1個(gè)初級(jí)、2個(gè)次級(jí)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(cè)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(dòng)極板組成，位移檢測(cè)幅度0-±7.5mm；

11）光纖傳感器測(cè)量機(jī)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(jī)構(gòu)組成，可應(yīng)用于位移、振動(dòng)、壓力和速度等非電量的檢測(cè)；

12）壓阻式傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)： 由MPX53DP型差壓傳感器和安裝機(jī)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(cè)量；

13）壓電傳感器：由壓電陶瓷片和銅塊組成，可測(cè)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(shí)用的傳感器元器件，處理電路采用模塊化設(shè)計(jì)，要求采用模塊化可拼裝實(shí)驗(yàn)盒封裝， 方便學(xué)生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，增加感性認(rèn)識(shí)， 尺寸不小于100mm × 160mm。

1）差動(dòng)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?yàn)；

2）差動(dòng)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(shí)驗(yàn)單元，完成霍爾傳感器特性、壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)；

3）電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊

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

4）壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?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(yùn)放CA3140構(gòu)成；

5）電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊

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

6）光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊

線路板上的光纖座內(nèi)封裝了紅外發(fā)射、接收對(duì)管并接入電路中。光纖傳感器插入光纖座內(nèi)，起到導(dǎo)光作用，當(dāng)光纖探頭與被測(cè)反光面距離發(fā)生改變時(shí)，紅外接收管接收到的入射光發(fā)生變化，從而導(dǎo)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(gè)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(shí)驗(yàn)?zāi)�塊

該模塊可對(duì)Cu50、Pt100、K型熱電偶、E型熱電偶、AD590的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大處理，完成多種溫度傳感器的性能實(shí)驗(yàn)。