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用户使用手册浙江高联科技开发有限公司1友情告示：本公司致力于产品的不断创新与提高，如果您所得到的产品与本手册提供的信息有不符之处，请以光盘中的资料为准，恕不另行通知，敬请见谅。本公司或经销商不对本手册中的错误或遗漏处负责，也不对任何可能导因于本手册之执行或使用的必然性损坏情形负责。本手册只提供给产品操作者参考，学者的专业理论及实验原理没有必然性指导义务。本手册由本公司著作。未经本公司书面授权，本手册中之任何部分皆不可以任何形式影印、复制或网络传播。浙江高联科技开发有限公司用户使用手册浙江高联科技开发有限公司2目录CSY-XS-01传感器系统实验箱说明书：一、产品简介二、实验箱组成三、产品特点四、传感器五、V9.0数据采集卡及处理软件CSY-XS-01传感器系统实验箱使用（示范实验举例）实验一应变片单臂特性实验实验二应变片半桥特性实验实验三应变片全桥特性实验实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验实验六应变片的温度影响实验*实验七应变片温度补偿实验实验八移相器、相敏检波器实验实验九应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验实验十压阻式压力传感器的压力测量实验实验十一电容式传感器的位移实验实验十二差动变压器的性能实验实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验十四差动变压器零点残余电压补偿实验实验十五差动变压器测位移实验实验十六差动变压器的应用—振动测量实验实验十七电涡流传感器位移特性实验实验十八被测体材质对电涡流传感器特性影响实验十九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电涡流传感器测振动实验实验二十一压电式传感器测振动实验用户使用手册浙江高联科技开发有限公司3实验二十二温度源的温度控制调节实验实验二十三K热电偶测温特性实验实验二十四Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验实验二十五集成温度传感器(AD590)温度特性实验实验二十六NTC热敏电阻温度特性实验实验二十七PN结温度传感器温度特性实验实验二十八线性霍尔式传感器位移特性实验实验二十九开关式霍尔传感器测转速实验实验三十磁电式传感器测转速实验实验三十一光电传感器测转速实验实验三十二利用光电传感器控制电机转速实验三十三光纤传感器的位移特性实验实验三十四气敏传感器实验实验三十五湿敏传感器实验实验三十六数据采集系统实验—静态采集举例实验三十七数据采集系统实验—动态采集举例注：红色代表实验未做，绿色代表实验已做。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司4CSY-XS-01传感器系统实验箱说明书一、产品简介CSY-XS-01传感器系统实验箱是在本公司多年生产传感技术教学实验仪器的基础上，结合了CSY-9XX系列和CSY-2000系列的各自优点，根据院校实验室的实际情况，为适应不同类别、不同层次的专业需要，最新主推的手提式传感器实验仪，是高联公司外销的主要产品。CSY-XS-01传感器系统实验箱主要用于各大、中专院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“测量与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。CSY-XS-01实验箱的传感器采用原理与实际相结合，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。二、实验箱组成CSY-XS传感器实验箱如下图所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、数据采集卡、PC接口、软件等各部分组成。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司51、机头由应变梁(含应变片、PN结、NTCRT热敏电阻、加热器等)；振动源(振动台)；升降调节杆；测微头和传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座及温度源等组成。2、主板部分主板部分有八大单元电路组成：智能调节仪单元；频率／电压显示(F/V表)单元；音频振荡器（1KHz～10KHz可调）和低振荡器(1Hz～30Hz可调)单元；直流稳压电源输出单元(提供高稳定的±15V、＋5V、±4V、＋1.2V～＋12V可调等)；数据采集和RS232PC接口单元；传感器的输出口单元；转动源单元；各种传感器的调理电路单元。3、信号源1）温度源＜150℃（可调）；、2）振动源1Hz～30Hz；3）转动源0～2400r/min4、传感器：详见四、传感器（共十九种传感器）5、数据采集卡及处理软件：详见五、V9.0数据采集卡及处理软件6、实验箱：供电：AC220V50Hz功率0.2kW实验箱尺寸为515×420×185(mm)。三、产品特点1、结合了CSY-9XX系列和CSY-2000系列的各自优点，实验箱中的传感器以原理型和工业型相结合，定性与定量相结合，更便于学生理论与实际相结合。2、仪器配温度源等加热装置。整个仪器采用手提式箱式结构，便于存放保管与管理。3、各种公共源也可用于学生课程设计、毕业设计及进行一些开发性实验；电源及信号源设有保护电路，确保学生在误操作后不会损坏设备并保证学生的安全。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司6四、传感器序号传感器名称量程线性备注1电阻应变式传感器0-200g±1%全桥2扩散硅压力传感器4-20kpa±1%3差动变压器±4mm±2%4电容式传感器±2.5mm±3%5霍尔式位移传感器±1mm±3%6霍尔式转速传感器2400转/分±0.5%7磁电式传感器2400转/分±0.5%8压电式传感器9电涡流位移传感器1mm±2%10光纤位移传感器1mm±5%11光电转速传感器2400转／分±0.5%12集成温度传感器常温-120℃±4%13Pt100铂电阻常温-650℃±4%三线制14K型热电偶常温-650℃±4%15铜电阻常温-150℃15气敏传感器50-2000PPm对酒清敏感16湿敏传感器10-95%RH17PN结常温-40℃18NTC热敏电阻20℃时，电阻为10K1912位AD采集软件虚拟仪器用户使用手册浙江高联科技开发有限公司7五、V9.0数据采集卡及处理软件(一)、数据采集卡及处理软件：V9.0版V9.0版数据采集卡是在原V8.0版基础上的一个升级版本，针对目前市售的传感器实验系统所配的采集卡动态范围太小，分辨率和精度过低的缺点，V9.0版采用了工业级的解决方案，达到了很高的测量精度和动态范围，接口部分采用RS-232/USB接口，方便用户的实际使用。该采集卡能完全满足实验的要求。具体技术指标如下：1、接口标准：RS-232/USB接口2、A/D：12位3、通道数：可以扩展到8通道4、采样：同步、异步5、触发方式：软触发、硬触发6、采样频率：100KHz(分档可选)7、测量误差：0.2mv8、测量量程：最大可达正负15V9、支持电压、电流信号直接输入，无需配备转换器10、可以扩充D/A通道11、环境：windows98/2000/xp12、软件：配备传感器综合实验系统成套实验软件包及高联虚拟仪器软件包(如虚拟示波器，频谱、失真度分析等)(二)、虚拟软件：V9.0版本软件是和V9.0采集卡配套使用，以RS-232/USB进行通讯，采用RS-232/USB标准协议，是一个高效、实时的数据采集系统。该采集系统可单独对外部信号进行采集，也可和CSY9.0传感器实验仪软件配合在我们公司的CSY系列传感器实验仪上进行实验操作。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司8(三)、系统需求：1.操作系统：Windows98SE/Me/2000/XP简体中文版2.IntelPentiumⅢ500MHz或AMDAthlon700MHz以上3.128Mb或以上内存4.400MB以上硬盘空间供软件安装和备份5.有RS-232/USB接口6.4倍速或以上的CD-ROM(四)、该软件主要功能有以下几点：1．软件按照公司实验指导书编写，大部分实验能用此数据采集软件进行实验操作。2．软件采集设置可分单步采样、定时采样、双向采样、与动态采样。在单步采样时可以以最小二乘法与端点法分析其最大非线性误差或最大迟滞误差，在动态实验时可以分析其输入波形的频率、振幅或转速。3．支持打印功能，能把实验结果在实验结束后即可打印出来。4．采集卡硬件具有程控放大功能，在测量小电压时能有很高精度。5．在数据采集时通讯速率在V8.0数据采集卡的基础上有很大提高6．数据采集软件支持RS232/USB通讯。7．支持差动输入功能。8．支持双通道数据采样。具有虚拟示波器功能，并能对波形进行简单频谱、失真度分析。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司9CSY-XS-01传感器系统实验箱实验举例实验一应变片单臂特性实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL;dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL=-μεr(1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3----0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）用户使用手册浙江高联科技开发有限公司10式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R≈dρ⁄ρ。半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象我们称之为半导体的压阻效应。且不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同，可以是正（使电阻增大）的或负（使电阻减小）的压阻效应。也就是说，同样是拉伸变形，不同材质的半导体将得到完全相反的电阻变化效果。半导体材料的电阻应变效应主要体现为压阻效应，可正可负，与材料性质和应变方向有关，其灵敏度系数较大，一般在100到200左右。3、贴片式应变片应用在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片式半导体应变片（温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏）很少应用。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。＊本实验以金属箔式应变片为研究对象。4、箔式应变片的基本结构应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。用户使用手册浙江高联科技开发有限公司11(a)丝式应变片(b)箔式应变片图1—1应变片结构图金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应