自动检测技术实验指导书2010

实验一 温度传感器

（一） 集成温度传感器的温度检测

一、 实验目的

了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用；

二、基本原理：集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能

直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃～+150℃之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极――发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管生产时Ub的离散性，均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。本实验采用的是国产的AD590。它只需要一种电源（+4V-+30V）。即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2=1K见图1-1）即可实现电流到电压的转换。它使用方便且比电压型的测量精度更高。使用范围-50℃～+150℃，温度系数：1μA／Ｋ。 三、需用器件与单元：稳压电源模块、温度控制单元、温度源单元、集成温度传感器、数

字万用表。

图1-1 集成温度传感器实验原理图

四、实验步骤：

1、认真听实验教师的讲解，学会基本参数设定。

THSRZ-1型传感器系统综合实验装置 简介

一、概述

THSRZ-1型传感器系统综合实验装置适应不同类别、不同层次专业教学实验、培训、考核的需求，是一套多功能、全方位、综合性、动手型的实验装置，可以与普教中的“物理”，职教、高教中的“传感器技术”、“工业自动化控制”、“非电测量技术与应用”、“工程检测技术与应用”等课程的教学实验配套。

二、设备构成

实验台主要由试验台部分、三源板部分、处理（模块）电路部分和数据采集通讯部分组成。 1. 实验台部分

这部分设有1k～10kHz 音频信号发生器、1～30Hz 低频信号发生器、四组直流稳压电源：±15V、+5V、±2~±10V、2~24V可调、 数字式电压表、频率/转速表、定时器以及高精度温度调节仪组成。

2. 三源板部分

热源：0~220V交流电源加热，温度可控制在室温~120 oC，控制精度±1 oC。 转动源：2~24V直流电源驱动，转速可调在0~4500 rpm。 振动源：振动频率1Hz—30Hz（可调）。

3. 处理（模块）电路部分

包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压

实验一

一、实验目地：

1． 2． 3．

箔式应变片性能――单臂电桥

观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 测试应变梁变形的应变输出。 比较各桥路间的输出关系。

二、实验原理：

本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时，

R

R

Δ

R；当二个应变片组成差动状态工作，则有

2ΔR

R；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R，4ΔRR。

R

由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。 三、实验所需部件：

直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重砝码） 四、实验步骤：

1．调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线

《自动检测技术及应用》

安徽机电职业技术学院 － 学年第 学期

《自动检测技术及应用》期终考试试卷 三卷

班级 姓名 学号 教师

一、填空题（每空 1.5分，共49.5 分） 1、 表征系统误差的大小程度， 表征随机误差的大小程度，而精确度则指 和 的综合结果。

2、测量是将被测量与 通过专用的技术和设备进行 。获得被测量对比 。表示测量结果时，必须注明 。

3、电位器是一种将____________转换成与其成一定函数关系的____________或____________的机电传感元器件。

4、常用的热电阻有 和 两种。

5、自感式传感器常见的形式有____________、____________、____________和____________。其中____________电感传感器仅能工作在很小一段的区域，因而只能用于微小位移的测量；____________电感传感器理想状态下输入和输出呈线性关

1.精度等级和最大绝对误差之间的关系为: 精度等级 = 最大引用误差 = 最大绝对误差/量程 X 100% 。

2.采用差动式传感器结构的目的是:提高灵敏度，减小误差。 3.热电偶产生的电动势与导体的材料和接点的温度有关。 4.热电偶采用补偿导线的作用是冷端温度补偿。 5.光栅细分有直接细分和电桥细分。

6.提高光栅传感器的分辨率的方法有增加光栅刻线密度和对测量信号进行细分。 7.光导纤维传感器可分为传光型和功能型。利用了全反射原理。 8.电子打火机和煤气灶由多片压电片串联产生高电压。 9.光栅传感器采用sin和cos两套光电元件的作用是为了辩向。 10.人造卫星的光电池板采用了光伏效应。

11.数字位移式传感器有:光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器、感应同步器、旋转编码器。

数字位移式传感器不能用于测量人体行走的速度。

12.磁头可分为动磁头和静磁头。动磁头又称为速度响应式磁头，它只有一个绕组。静磁头又称为磁通响应式磁头，它有两个绕组 。 13.霍尔元件的灵敏度与载流体材料和它的几何尺寸有关。 14.光电池和光电管分别采用:光生伏特效应和外光电效应。

15.分度号为E的热电偶是:镍铬-康铜热电偶。分度号为K的热电偶是:镍铬-镍硅

1.精度等级和最大绝对误差之间的关系为: 精度等级 = 最大引用误差 = 最大绝对误差/量程 X 100% 。

2.采用差动式传感器结构的目的是:提高灵敏度，减小误差。 3.热电偶产生的电动势与导体的材料和接点的温度有关。 4.热电偶采用补偿导线的作用是冷端温度补偿。 5.光栅细分有直接细分和电桥细分。

6.提高光栅传感器的分辨率的方法有增加光栅刻线密度和对测量信号进行细分。 7.光导纤维传感器可分为传光型和功能型。利用了全反射原理。 8.电子打火机和煤气灶由多片压电片串联产生高电压。 9.光栅传感器采用sin和cos两套光电元件的作用是为了辩向。 10.人造卫星的光电池板采用了光伏效应。

11.数字位移式传感器有:光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器、感应同步器、旋转编码器。

数字位移式传感器不能用于测量人体行走的速度。

12.磁头可分为动磁头和静磁头。动磁头又称为速度响应式磁头，它只有一个绕组。静磁头又称为磁通响应式磁头，它有两个绕组 。 13.霍尔元件的灵敏度与载流体材料和它的几何尺寸有关。 14.光电池和光电管分别采用:光生伏特效应和外光电效应。

15.分度号为E的热电偶是:镍铬-康铜热电偶。分度号为K的热电偶是:镍铬-镍硅

　　一、课程的性质与目的

　　自动检测技术是自动化类一门综合性专业主干课程。它的前修课程为“大学物理”、“普通化学”、“电路分析基础”、 “电子技术”、“微机原理及应用”、“计算机接口技术”等课程。通过本课程的教学与实践等环节，使学生能掌握各种常见机械、热工、成分等工程量的检测原理方法和技术，培养学生综合运用前修课及本课程的知识，逐步掌握根据具体检测(控制)要求、主要技术性能设计出高性能价格比及先进实用的自动检测(控制)仪表及系统和方法与技术。为学生走上工作岗位或进一步深造打下良好的基础。

　　二、课程内容的教学要求

　　(1) 绪论和检测技术的基础知识：介绍检测系统的一般组成及分类方法;掌握检测系统的静态与动态特性;理解检测系统误差的基本概念、性质、表达方法以及检测仪表(系统)的精度等级、系统误差、随机误差、粗大误差的特点、规律与处理方法。

　　(2) 力学量检测技术：介绍力学量定义、分类，压力、力和转矩的各种检测方法及工程上常见传感器;学习与掌握各类工程应用较多常用和先进的压力、力

《自动检测与转换技术》第二版的单项选择题的参考答案 由seasonic和hwn_2008

网友提供！请大家仔细校对，提出宝贵修正意见。 谢谢hwn_2008，谢谢大家！ 本文地址：

http://hi.http://m.wodefanwen.com//hwn_2008/blo ... 59905e500ffee0.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_62e784e50100j8zy.html http://blog.sina.com.cn/s/blog_62e784e50100j8zy.html 第一部分 思考题与习题答案 1.单项选择题

1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为__C__级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买__B__级的压力表。 A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5

2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是__B__。

A.绝

第三章 电感式传感器及其应用

1.试说明单线圈变隙式差动传感器的主要组成，工作原理和基本特性

单线圈型电感传感器的主要组成部分有线圈，铁芯和衔铁三部分，铁芯和衔铁由导磁材料制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，单线圈电感传感器通过改变气隙厚度，铁芯和衔铁的相对覆盖面积等造成磁阻变化。其基本特性是结构简单，工作可靠，寿命长。

带有可移动衔铁铁芯的电感线圈，其电感量与衔铁和铁芯之间的间隙有关。间隙越小电感量越大，反之电感量越小。

如果两个独立的电感线圈A，B共用一个可移动的衔铁，衔铁靠近A线圈时远离B线圈，此时A电感量增大B电感量减少；衔铁靠近B线圈同时远离A线圈，此时B电感量增大A电感量减少。如果把被测位移的物体与衔铁相连接，就构成了变隙式差动电感位移传感器。 把A，B两个电感线圈作为交流电桥的两个臂，就可以把被测位移转换为电压信号输出。 (1)差动式比单线圈式的电感传感器的灵敏度提高一倍。（2)差动式的线性度明显地改善;(3)由外界的影响，差动式也基本上可以相互抵消，衔铁承受的电磁式也较小，从而可减小测量误差。

2.为什么螺线管式电感传感器比变隙式传感器由更大的测位移范围?

项目单元一 传感器检测技术基础

一、 填空题

1. 开环测控系统通常由 传感器 、测量电路 和 输出单元 等部分组成。

2. 通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。

3. 在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值 2/3 的区域。

4. 准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。

5. 仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。

6. 若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小

于被测电压1.5倍的电压表。（因为U≥2/3Umax）

7. 有一温度计，它的量程范围为0～200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为

1℃ ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 1% 。

8. 某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60 mv/mm 。 9. 仪表的准确度等级是指仪表的最大绝对误差与仪表最大量限比值的百分数。最大引用误差愈小，

仪表的基本误差就 越小