教学方案 Case
Case 机械设计制造及其自动化

CSY®XS-01型传感器系统实验箱

Date: 2020-04-02
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CSY®XS-01型传感器系统实验箱

    集成内置式模块化传感器检测技术实验系统主要用于各大院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”“光电测试技术”“光电转换”等课程的实验教学。

CSY®XS-01型传感器系统实验箱

一、实验箱控制系统

1.技术参数

1.1电源:单相三线AC220V±10%/50Hz,容量<500VA;

1.2工作环境:温度-10℃~+40℃,相对湿度<90%(25℃),海拔<4000m;

1.3重量:<50kg;

1.4尺寸:515×420×185(mm)

2.主控台:

配有高稳定的±15V、+5V、±4V、+1.2V~+12V多路可调等直流稳压线性电源(最大输出电流1.5A),低纹波,集成芯片控制可靠性高, 具有短路保护功能;面板上还装有电压、频率显示表(三位半模拟电压表三档切换200Mv,2v,20V。频率表量程自动切换0—10KHz,可进行转速切换量程6000转);音频信号源(音频振荡器)0.5Khz ~10KHz(可调),具有短路保护功能;低频信号源1Hz~30Hz(可调);智能调节仪表可控制温度、转速等闭环控制;12位AD 虚拟仪器数据采集板卡;交流电源:AC220±10﹪、50Hz;整机功耗:≤0.3KVA。

3.信号源:

3.1加热源<150℃(可调)

3.2振动源 1 Hz~30Hz

3.3转动源 0~2400r/min

3.4压力源0~30KP

4.模块化测试电路要求:

4.1传感器模块电路采用内置一体式电路单元,在实验中有的传感器实验对应一个电路单元,有的是两个或两个以上电路单元组成一个复杂实验。

4.2传感器测试电路采用新工艺、微空间多采用SMT贴片电路处理技术,元器件采用SMT贴片元件,提高产品稳定性能;主板和其他电路的连接采用优质的牛角插座连接;每块电路板有专用连接线,便捷对应功能检查,简便故障维修,以提高实验质量;

 

             SMT贴片技术处理电路-主机面板(正品底面实物图)

CSY®XS-01型传感器系统实验箱

5.传感器要求:

5.1传感器的结构已从原理型转向工业检测传感器,传感器已由定性转向定量,测量精度高;

5.2传感器必须是独立可拆装工艺结构、外壳采用透明有机玻璃制做,透明直观,每个传感器与主机的连接通过航空插座快速连接、拆装方便易管理;

5.3传感器具有相应的精度,并提供经专业质检机构认证通过的电子与电器产品相应的检测文件或报告。

二.传感器技术指标及配置要求 

1.电阻应变式传感器:量程 0~200g 线性±1%、全桥(单臂、半桥可任意切换接线)  

2.扩散硅压力传感器:量程4-20kpa  线性±1%

3.差动变压器: 量程±4mm  线性±2%

4.电容式传感器:量程±2.5mm  线性±3%

5.霍尔式位移传感器:量程±2mm  线性 ±3%

6.霍尔式转速传感器:量程2400转/分 线性±1%

7.磁电式传感器:量程2400转/分 线性±2%

8.压电式传感器:量程≤10KHz   线性±2%

9.电涡流位移传感器:量程2mm  线性±2%

10.光纤位移传感器:量程2mm线性±5%

11.光电转速传感器:量程2400转/分  线性±1%
12.集成温度传感器:量程常温~120℃ 线性±4%   -50~150℃ 
13.Pt100铂电阻:量程常温~200℃ 线性±4% -200~650℃ 
14.K型热电偶:量程常温~300℃   线性±4% -40~1000℃ 
15.E型热电偶:量程常温~300℃   线性±4% -40~800℃ 

16.气敏传感器:量程50~2000PPm、 对酒清敏感 
17.湿敏传感器:量程10~95%RH
18.PN结温度传感器:量程常温~120℃ , -55~125℃ 
19.NTC热敏电阻:20℃时,电阻为10K

20.相敏检波、移相滤波:内置公用调理电路模块

21.超声波位移传感器及实验模块:40kHz 超声波发射接收器,测量范围0~3000mm,分辨率5mm。


三.V9.0版数据采集及实验软件:

1.V9.0版数据采集器是一个升级版本,针对目前市售的传感器实验系统所配的采集器(卡)动态范围太小,分辨率和精度过低的缺点,V9.0版采用了工业级的完善解决方案,达到了很高的测量精度和动态范围,接口部分采用USB接口,方便用户的实际使用。该采集器既能满足完全的实验要求,取代现有的仪表显示读数,也可作为科研人员直接的科研开发使用。

具体技术指标如下:

1.1接口标准:RS-232/USB接口

1.2 A/D:12位

1.3通道数:可以扩展到8通道

1.4采样:同步、异步

1.5触发方式:软触发、硬触发

1.6采样频率:100KHz(分档可选)

1.7测量误差:0.1mv      

1.8测量量程:最大可达正负15V

1.9支持电压、电流信号直接输入,无需配备转换器

1.10可以扩充D/A通道

1.11环境:windows98/2000/xp/win7

1.12软件:配备传感器综合实验系统成套实验软件包(VBIEW\VC\LINX及LABV)及虚拟仪器软件包(如虚拟示波器,频谱、失真度分析等)

2.实验软件:labviewV9.0版

本软件是和V9.0采集卡配套使用,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系列传感器实验台上进行实验操作,系统需求:

2..1操作系统:Windows 98 SE/Me/2000/XP/WIN7简体中文版

2.2  Intel PentiumIV或AMD Athlon1000MHz以上

2.3  128Mb或以上内存

2.4  400MB以上硬盘空间供软件安装和备份

2.5  有RS 232\USB接口

2.6  4倍速或以上的CD-ROM

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).数据采集软件支持USB1.1/RS232通讯

6).支持差动输入功能,支持双通道数据采样,具有虚拟示波器功能,并能对波形进行频谱分析、失真度仪计算,软件提供了静态和动态两种采集模式

7).软件提供了“A通道”、“B通道”、“双通道”三种通道选择。用户可以根据需要选择。软件提供了“单步采样”、“定时采样”、和“双向采样”三种采样方式

8).软件提供了六种量程,用户可根据不同的需要进行选择。软件提供了“端点分析法”、“最小二乘法”和“最大迟滞误差”三种分析方法。软件在动态采集时其采样频率也可以根据需要进行不同的选择。软件分析结果可以很清楚的显示在软件的结果一栏里

 

9).软件实验数据库具有数据管理功能,可对记录进行添加、删除、查询、编辑、打印等操作。

10).软件还可以提取历史实验数据,并对这些数据进行分析和处理

四.传感器3D仿真视频教学软件

为满足专业课程资源库建设需求,提供与21世纪普通高校规划教材配套的应变、压力、差动、电容、霍尔、磁电、压电、电涡流、光纤、温度、气敏、湿敏等不少于12种传感器的虚拟仿真语音讲解同步教学;该教学软件必须采用3dmax脚本软件!包含4个部份的教学功能:
  ① 具有三维动画、配合语音文字讲解传感器原理和构造的教学过程。
  ② 具有与配套的实验项目相对应的实验教学示范过程。
  ③ 具有三维动态和静态模拟演示过程。
  ④ 具有传感器相对应的工业应用说明。 
 
 

五、实验内容

1、金属箔式应变片单臂电桥性能实验

2、金属箔式应变片半桥性能实验

3、金属箔式应变片全桥性能实验

4、金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验

5、金属箔式应变片温度影响实验                   

6、直流全桥的应用——电子秤实验

7、交流全桥的应用——振动测量实验

8、扩散硅压阻压力传感器的压力测量实验

9、差动变压器的性能实验

10、激励频率对差动变压器特性的影响实验

11、差动变压器零点残余电压补偿实验

12、差动变压器的应用――振动测量实验

13、电容式传感器的位移特性实验

14、电容传感器动态特性实验

15、直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验

16、交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验

17、霍尔测速实验

18、磁电式转速传感器的测速实验

19、用磁电式原理测量地震实验

20、压电式传感器测振动实验

21、电涡流传感器的位移特性实验

22、被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验

23、被测体面积大小对电涡流式传感器的特性影响实验

24、电涡流传感器测量振动实验

25、电涡流传感器测转速实验*

26、光纤传感器的位移特性实验

27、光纤传感器测量振动实验

28、光电转速传感器的转速测量实验

29、利用光电传感器测转速的其它方案*

30、集成温度传感器的温度特性实验

31、铂电阻温度特性实验

32、K型热电偶测温实验

33、对酒精敏感的气敏传感器的原理实验

34、湿度传感器的实验

35、PN结温度传感器测温实验

36、NTC热敏电阻性能实验

37、数据采集系统实验(静态举例)

38、数据采集系统实验(动态举例)

39、超声位移测量实验

六.设备附件:电源线、砝码实验叠插线,通讯线、快速连接实验线、说明书、及相关硬件等

七.配置清单:


序号

名     称

单位

数量

备注

1

铁、铜被测体

1

传感器检测

2

铝被测体﹙大、小﹚

各1

传感器检测

3

压力源及压力表

1


4

霍尔位移传感器

1


5

光纤位移传感器

1


6

磁电式转速传感器

1


7

霍尔转速传感器

1


8

电涡流传感器

1


9

差动变压器传感器

1


10

电容式位移传感器

1


11

静态测微头、螺钉

1

螺钉在实验模板固定测微头用

12

湿敏传感器

1


13

气敏传感器

1


14

砝码

1

应变传感器附件,砝码20g10只

15

集成温度传感器

1


16

热电偶K型

1


17

热电偶E型

1


18

Pt100铂电阻测温传感器

2

一支配调节仪

19

动态应变线

1


20

实验线、动态实验连接片

1

28根每包,动态连接片1片

21

扩散硅压力传感器

1


22

温度冷端补偿器

1


23

电源连接线

1

主控箱电源线

24

温度源及电源线

1


25

静态位移装置

1

位移支架

26

USB接口线

1


27

千分尺

1

位移测量

28

软件光盘

1

分析软件、指导书

29

12位AD数据采集卡及实验软件

1

数据采集、虚拟仪器分析

30

传感器集装箱

1

传感器放置箱

31

检测箱主体

1

主机箱电源、信号源、检测电路、电压、频率显示表、高精度PID智能调节仪表、主机控制系统等

32

光电转速传感器

1

转速测量

33

测速电机

1

转速测量

34

超声波位移传感器及实验模块

1


35

传感器3D仿真视频教学软件

1



CSY®XS-01型传感器系统实验箱

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