傳感器原理與檢測技術實驗教學大綱

傳感器原理與檢測技術實驗教學大綱課程編號：09251480課程名稱：傳感器原理及檢測技術∕Sensor’sPrinciple&detectionTechnique課程屬性：必修實驗屬性：非獨立設課開課學期：6學時：16適用專業(yè)：電子信息工程學分：0.5開課部門：物理科學與工程技術學院考核要求：考查課程簡介：通過實驗課的學習，使學生掌握實驗數(shù)據(jù)的收集、分析和處理方法，能正確選用傳感器、設計工程量的一般檢測方案。并加深學生對“傳感器原理及檢測技術”課程基本知識理解、培養(yǎng)動手能力、開發(fā)創(chuàng)造性思維。一、實驗項目設置及學時分配項目編號實驗項目名稱實驗類型開出要求學時分配090201001箔式應變片性能――單臂電橋實驗驗證必做2090201002箔式應變片三種橋路性能比較實驗驗證必做2090201003應變片的溫度效應實驗驗證選做2090201004霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗驗證必做2090201005光纖位移傳感器――位移測量實驗綜合必做2090201006壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設計設計必做2090201007電子秤設計及精度計算設計選做4090201008光纖傳感器―轉速測量實驗綜合選做2學時總計16二、實驗內容及教學要求實驗項目1：箔式應變片性能――單臂電橋1、教學內容本實驗說明箔式應變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應變片是最常用的測力傳感元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，當測件受力發(fā)生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量電路，轉換成電信號輸出顯示。2、教學目標（1）觀察了解箔式應變片的結構及粘貼方式。（2）測試應變梁變形的應變輸出。（3）比較各橋路間的輸出關系。實驗項目2：箔式應變片三種橋路性能比較1、教學內容已知單臂、半橋和全橋電路的∑R分別為△R/R、2△R／R、4△R／R。根據(jù)戴維南定理可以得出測試電橋的輸出電壓近似等于1/4·E·∑R，電橋靈敏度Ku＝V／△R／R，于是對應于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E、1/2E和E.。由此可知，當E和電阻相對變化一定時，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無關。2、教學目標（1）說明實際使用的應變電橋的性能和原理。實驗項目3：箔式應變片的溫度效應1、教學內容溫度變化引起應變片阻值發(fā)生變化的原因是應變片電阻絲的溫度系數(shù)及電阻絲與測試中的膨脹系數(shù)不同。由此引起測試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。2、教學目標（1）說明溫度變化對應變測試系統(tǒng)的影響。實驗項目4：霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗1、教學內容霍爾式傳感器是由工作在兩個環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當霍爾元件通以恒定電流時，霍爾元件就有電勢輸出。霍爾元件在梯度磁場中上、下移動時，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。2、教學目標（1）了解霍爾式傳感器的結構、工作原理，學會用霍爾傳感器做靜態(tài)位移測試。實驗項目5：光纖位移傳感器――位移測量1、教學內容反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（16）所示，光纖采用Y型結構，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，在傳感系統(tǒng)中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖只起傳輸信號的作用。當光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經光源光纖照射至反射體，被反射的光經接收光纖至光電轉換器，光電元件將接收到的光信號轉換為電信號。其輸出的光強決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強的檢測而得到位置量。2、教學目標（1）觀察光纖結構：本儀器中光纖探頭為半圓型結構，由數(shù)百根光導纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。（2）通過對光強的檢測而得到位置量。實驗項目6：壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設計實驗1、教學內容本次實驗為教學探索性實驗，結合學習GB/T15478—1995壓力傳感器性能試驗方法，學習穩(wěn)定性試驗方法，培養(yǎng)學生科學探索精神。2、教學目標（1）以興趣小組的形式開展本次實驗。（2）按照國家標準要求計算壓力傳感器的零點穩(wěn)定性、靈敏度穩(wěn)定性；（3）討論零點穩(wěn)定性、靈敏度穩(wěn)定性對工程應用的影響。實驗項目7：電子秤設計及精度計算1、教學內容應變片是最常用的測力傳感元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，當測件受力發(fā)生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量電路，轉換成電信號輸出顯示。2、教學目標（1）了解應變片是最常用的測力傳感元件。（2）掌握用應變片測力的基本方法。實驗項目8：光纖傳感器―轉速測量實驗1、教學內容反射式光纖位移傳感器的工作原理如圖（16）所示，光纖采用Y型結構，兩束多模光纖一端合并組成光纖探頭，在傳感系統(tǒng)中，一支為接收光纖，另一支為光源光纖，光纖只起傳輸信號的作用。當光發(fā)射器發(fā)生的紅外光，經光源光纖照射至反射體，被反射的光經接收光纖至光電轉換器，光電元件將接收到的光信號轉換為電信號。其輸出的光強決定于反射體距光纖探頭的距離，通過對光強的檢測而得到位置量。2、教學目標（1）觀察光纖結構：本儀器中光纖探頭為半圓型結構，由數(shù)百根光導纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。（2）通過對光纖探頭將低頻振蕩器輸出接“激振I”，調節(jié)激振頻率和幅度，使振動臺保持適當幅度的振動（以不碰到光纖探頭為宜）。用示波器觀察Vo端電壓波形。并用電壓／頻率表2K檔讀出振動頻率。三、考核方式及要求考查，平時成績占70%，期末測試占30%其中，平時成績核定：現(xiàn)場操作40%，實驗報告60%；四、主要儀器設備及實驗材料項目編號實驗項目名稱主要儀器設備及臺（套）數(shù)實驗材料備注090201001箔式應變片性能――單臂電橋實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201002箔式應變片三種橋路性能比較實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201003應變片的溫度效應實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201004霍爾式傳感器的直流激勵特性實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201005光纖位移傳感器――位移測量實驗傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201006壓力傳感器靜態(tài)特性檢測設計傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201007電子秤設計及精度計算傳感器原理系統(tǒng)實驗工作臺導線090201