传感器与检测技术-实验指导书2012.docx

检测与转换实验指导书传感器与检测技术实验指导书适用专业: 测控、信息工程课程代码:6001369总学时:总学分:编写单位:测控技术与仪器系编写人: 林艳审核人:审批人:批准时间:目 录实验一 箔式金属应变片性能及单臂、半桥、全桥性能比较与半导体应变片性能比较试验（实验代码 1） 3实验二 热电式传感器一一热电偶、热敏电阻测温试验（实验代码2） 6实验三 基于上位机检测的光电测速、测频率综合实验（实验代码3） 9实验四 基LABVIEW勺霍尔式传感器的直流激励特性综合实验（实验代码4）12实验五 数字存储示波器原理和应用（实验代码 5） 15实验六 温度检测与控制系统综合实验（实验代码6） 19附录1 :成绩考核办法 23附录2:推荐教材、参考书 233实验一 箔式应变片性能及单臂、半桥、全桥性能比较与半导体应变片性能比较试验实验目的和任务1 .观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；2 .测试应变梁变形的应变输出；3 .比较各桥路间的输出关系；4 .比较金属应变片与半导体应变片的各种的特点。二、实验内容1 .测量直流单臂，半桥和全桥的输出特性；2 .比较温度对单臂，半桥和全桥性能的影响；3 .对单臂、半桥和全桥的灵敏度，线性度进行比较；4 .采用单臂电桥进行测量，对金属应变片、半导体应变片进行灵敏度的比较。三、实验仪器、设备及材料直流稳压电源（土 4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁、称重祛码）、电压表。四、实验原理1 .金属箔式应变片性能及单臂、半桥、全桥性能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。优点：稳定性和温度特性好；缺点 ：灵敏度系数小。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Ri、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为Ri/R、R2/R2、，一e 八 一、，- R3/R3、R4/R4,当使用一个应变片时，R=；当二个应变片组成差动状态工作，则有4 ARR R =。R1.1所示。R"R =R由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。单臂电桥测试原理如图如果 R1 = R2=R3= R4,则UoUR1R2R3R4U R=(户4 R RR3R44 R1从上式中可以看出电桥中相邻两臂的应变片受力应相反。2 .半导体材料的压阻效应半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应。对于长I,截面积S,电阻率p的条形半导体应变片，在轴向力 F作用下:R .一 = 12口；.=1 E ；=:RPyLL应变灵敏系数Kb=3=2jyLEE -TL 一半导体晶体材料的纵向压阻系数，与晶向有关。特点：灵敏系数高（其灵敏度是金属应变片的几十倍），可测微小应变，机械迟滞和横向效应小，体积小。但温度稳定性差，灵敏系数非线性大，需补偿。五、主要技术重点、难点测试方法的理解和运用。六、实验步骤3 .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），“ 十、 ”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后 拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化，调零后关闭仪器电源。4 .按图1.1将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中Ri、R2、R3、和Wd为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器， R为金属箔式应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为土 4V。5 .确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并 调节使应变梁处于基本水平状态。调整电桥Wd电位器，使测试系统输出为零。6 .旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以悬臂梁水平状态下电路输出电压为 零为起点，向上和向下移动各5mm,测微头每移动 0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。7 .半导体应变片单臂电桥测试：保持差动放大器增益不变，按图 1.1将实验部件用实验线连接 成测试桥路，将图 1.1中的R换为半导体应变片，重复金属箔式单臂电桥的步骤；位移mm电压V8 .直流半桥：保持差动放大器增益不变，将R2换成与应变片 R工作状态相反的另一金属箔式应变片，（若R拉伸，换上去的应为压缩片）形成半桥。重复单臂电桥的步骤；7直流全桥：保持差动放大器增益不变，将 R1换成与应变片 R工作状态相反的另一金属箔式应 变片，（若R拉伸，换上去的应为压缩片），将R3换成与应变片 R工作状态相同的另一金属箔式应 变片，形成全桥。重复单臂电桥的步骤。七、实验报告要求1 .用表格形式列出金属箔式应变片单臂、半桥、全桥实验数据；2 .分别在坐标纸上绘出三种情况下的输出特性曲线（ X-V曲线）并在同一坐标纸上描出此三条 曲线，讨论三种情况下的线性误差，灵敏度；3 .用表格形式列出半导体应变片单臂电桥实验数据，在坐标纸上绘出金属箔式应变片单臂电桥和半导体应变片单臂电桥情况下的输出特性曲线（X-V曲线）并在同一坐标纸上描出此二条曲线，以便比较灵敏度，讨论这二种情况下的线性误差，灵敏度。例：直流单臂电桥1、数据表为1511!C54. a0V-ImVl!2、X-V曲线5检测与转换实验指导书3、最大线性误差VF S满量VF S4MAX |输出值与理论直线的最大偏差绝对值。此处理论曲线取两端点的连线。程输出Vfi= | Vh Vl I为上下限标称值之差的绝对值，此处下限VL =0所以vf = VH。4 、 灵敏度灵敏度=某一位移下的输出电压该位移11此处近似为输出特性曲线两端点连接直线的斜率。最后在同一坐标纸上作出三种情况下的输出特性曲线。通过以上比较可以得出什么样的结论？并回答为什么应变片传感器常采用半桥式或全桥形式？5、重复以上步骤，比较半导体应变片和金属箔式应变片，通过以上比较可以得出什么样的结论?但仍在许多场并回答为什么采用半导体应变片来测量微应变？为什么尽管金属应变片的灵敏度很小, 合得到应用？八、实验注意事项1 .实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干2 .接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂;3 .稳压电源不要对地短路；4 .进行上述实验时激励电压，差动放大器增益、测微头起始点位置等实验条件必须一致，否 则就无可比性。九、思考题1 .为什么需要将放大器增益放到最大后再进行调零？2 .应变片的安装位置如何？3 .半导体应变片的特点是什么？4 .增益放在什麽位置好？5 .你怎样确定零点、量程和测量范围？实验二 热电式传感器一一热电偶、热敏电阻测温试验一、实验目的和任务1、观察了解热电偶的结构；2、熟悉热电偶的工作特性；3、学会查阅热电偶分度表；4、了解热敏电阻的特性；5、比较热电偶和热敏电阻的特性。二、实验内容1 .采用K型热电偶进行测温2 .并通过计算算出环境温度对温度测量的影响；3 .采用热敏电阻进行测温；4 .比较热电偶和热敏电阻的测温特点、三、实验仪器、设备及材料热电偶、热敏电阻 R温度变换器、加热器、差动放大器、电压表、温度计（自备）四、 实验原理1、热电偶测温： 热电偶是热电式传感器的一种，它可将温度变化转化成电势的变化，其工作原 理是建立在热电效应的基础上的。即将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两个结点的温度不同，回路中将产生一定的电流（电势），其大小与材料的性质和结点的温度有关。因此只要保持冷端温度to不变，当加热结点时，热电偶的输出电势E会随温度t变化，通过测量此电势即可知道两端温差，从而实现温度的测量。本仪器中热电偶为铜一康铜热电偶（K型）。2、热敏电阻测温： 热敏电阻是热电式传感器的一种，它可将温度变化转化为电阻变化以达到测 量温度的目的。热敏电阻是利用半导体材料制成的热敏元件，它具有灵敏度高，可以应用于各领域的优点。热电偶一般测高温线性较好，热敏电阻则用于200c以下温度较为方便。本实验中所用热敏电阻为负温度系数。其定义为热敏电阻在其自身温度变化1C时，电阻值的相对变化量，可用下式表不为：1 dRTB：T =/丁 =一产式中B为热敏电阻常数。本实验所用的热敏电阻B=3200K。B（1 _L）负温度系数的热敏电阻其特性可以表示为：Rt =RToe T T0式中、Rt0分别为温度T和To时的电阻值。/阻变换电路的输出电压变化,其关系可表不为:U o U tRTT 二百UoUTRToRt因此当温度变化时，热敏电阻阻值的变化将导致由运放组成的压式中Ut、U t0分别为温度T和To时的压/阻变换电路的输出电压值。根据上面两式： 工=1in 殳a-=-lnU T B Rto ToT B Uto To五、主要技术重点、难点热电偶的冷端处理，所测温度的计算与修正。六、实验步骤1、热电偶的测温试验步骤1）调节差动放大器输出为零。开启仪器总电源并将仪器左下角的士15V电源开关置于“开”的位置。差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底）“+、-”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零 后，差动放大器的两个电位器的位置不要变化；2）将热电偶接入差动放大器的双端输入，记录数字表显示的电压值Ut；3）打开加热开关，观察差动放大器输出电压的变化，每隔1-2分钟记录一次电压值，待温度不再上升时（达到相对的热稳定状态），记录电压表读数，并求出温度值；4）本仪器上热电偶是由两支铜一康铜热电偶串接而成，热电偶的冷端温度为室温，放大器的增益为100倍，计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t"E （t , to）= E （t , ti）+ E （ti , to）实际电动势测量所得电势温度修止电动势式中E为热电偶的电动势，t为热电偶热端温度，to为热电偶参考端温度为0C, ti为热电偶参考端所处的温度。查阅铜-康铜热电偶分度表，求出加热端温度t;10幅环境温度：2（PC电压表七四,幻二区ieO +玛式*幻图2.1热电偶测温电路2、热敏电阻的测温试验步骤1）观察装于悬臂梁上封套内的热敏电阻，将热敏电阻接入温度变换器Rt端口，调节“增益”旋钮，使加热前电压输出Uo端的输出电压值尽可能大但不超量程，记录URt0值；2）用温度计测出环境温度，记录To值。（用国际温标）；3）打开加热器，观察温度变换器输出电压的变化情况。每隔1分钟，尽可能同时测出热电偶、热敏电阻传感器的输出电压，记入数据表。直至电压稳定；4）根据计算热电偶的稳定温度值T,计算第5点的温度值T1。图2.2热敏电阻测温电路1T1JnMU RT七、实验报告要求1、记录热电偶（UE t）、热敏电阻（ur t）测量数据：室温t=C序号12345测里 值UE/VVetur/vVRT1VRT计热电偶计算最后的稳定温度值T算 值热敏电阻计算该点 的温度值T12、画出测温的电路并进行相关说明，本试验将两热电偶串联使用，说明所测的温度的特点；3、算出热电偶所处的稳定状态温度，详细列出所有算法并说明理由；4、说明环境温度对热电偶测温的影响，提出对冷端的处理方法；5、说明负温度系数热敏电阻的电阻温度特性，说明其测温的特点。八、实验注意事项1 .本仪器所使用的热电偶是由两只铜 -康铜热电偶串接而成的，热电偶的冷端为室温，热端在悬 臂梁上。放大器的增益为 100倍，计算热电势时应考虑进去。2 .因为仪器中差动放大器放大倍数100倍，所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确，因此查表所得到的热端温度也为近似值。3 .尽可能同时测出热电偶、热敏电阻的输出电压，记入数据表。九、思考题4 、热电偶分度表是如何做出回来的？5 、为何将两热电偶串联使用？6 、热敏电阻有什么特点？检测与转换实验指导书工例*，温度口1c和3c小，527心加dc/dt-（TTJ）Qg（14000+。工剑0.078-u.ua。.153丫。.例-D.234P0.273P0J12-035加38.6-P10.0.391 n0J31。C.471051皿0.550i0.590 八。.能g0.673口彳 11/0.75139320*0:蛇03M*01875PQ.9M 甲。.处 4c0.9际14和1.077IJU11剑40尔30INDI”1.2421.284，13旭1.3CAL4哈1.45小，1.49215341.57 打41.3L61S+，1.6&1 3L?03 小L7蛇1.7S8i13041 和3，1.916PL958J2J00142 4psw2,044-2.0S 7p2.13021742.21M2N60 甲30m2J47P2JW-工 435-43 .师6皿24叱工兑加566,2血皿2.6542曲两“74312.7872 3力2.87649品3,9蛇2叫5 口5.0103出4中3jmn>3.1母31剑3&W3/793,3254 4.5+so3.370P3.415 户3.491+35U6十3.5S2i3 59723.64 索，3郁3.7场3.7酊/45OOj3*芥口3573*r39650411*ijOSS4.1054.15LP4.19 际乩24加d&W1。皿4,2P1*33翻4385r4乂小4.4加4.5294.切如4.621P4痴心4户回4。54铜一康热电偶分度（自由端温度or），#检测与转换实验指导书图3.1光电传感器（光电耦合器）图3.2采用频率计的测量系统图3.3采用示波器的测量系统实验三 基于上位机检测的光电测速、测频率综合实验、实验目的和任务在工业生产和科学实验中，转速测量是一个很重要的问题。通过该试验，达到以下综合目的:1、了解光电转速传感器的工作原理；2、掌握光电测速的系统结构；3、学会通过测量脉冲计算转速；4、了解计算机测速的基本环节；5、了解光电转速中环境光对测速的影响。、实验内容1 .采用光电转速传感器进行测速；2 .采用频率计通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速；3 .采用示波器通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速；4 .通过数据采集板，经过 RS232与计算机通信进行速度的测量与显示。5 .采用人为干扰的方法，观察环境光对光电测速的影响。三、实验仪器、设备及材料光电传感器、光电变换器、测速电机及转盘、电压 /频率表2KHZ档、示波器、数据采集卡、计 算机。四、实验原理光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感 应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻 断时，则接收器感应出相应的电信号。其工作原理如图4.1所示。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组 成，通过光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。信号盘结构如图3.2所示，盘上共有2个齿，将信号盘与电机 安装在一起，使其随电机转动；传感器固定在支架上，垂直于转速 盘，当转速盘旋转时，光电传感器就输出矩形脉冲信号，每 2个脉 冲对应电动机1转。信号盘旋转一周产生的脉冲数，等于其上的齿 数。图3.2采用频率计通过测量光电转速传感器的脉冲计算转速； 图3.3采用示波器测转速。13光敏晶体管的特性:图3.4硅光敏管的伏安特性（a）硅光敏二极管；（b）硅光敏三极管检测与转换实验指导书目我三图3.5硅和错光敏管的光谱特性光电信号的转换： 光电耦合器（如图3.6中虚线所示）将速度信号转换为电脉冲，再进行放大和Ki顺口0整形，光电脉冲转换电路如图3.6所示。R-jn+Jku13 21MBG和14-2HCD409317图3.6光电脉转换电路转速的计算：在固定的测量时间内，计取转速传感器发生的脉冲个数（即频率），从而算出实际转速。设固定的测量时间T （min），计数器计取的脉冲个数 m,假定脉冲发生器每转输出 p个脉冲，对应被测转速 为 N （r /min）,则 f-=pN /60,际转速值 N=60 f/p。计算机测试：CSY系列传感器综合测试仪负责提供底层的多种传感器的测试信号；数据采集卡完成信号的放大、A/D转换并通过RS232串口将CSY系列传感器实验仪的测试信号送入计算机，如图 3.7所示。图3.7 基于PC机的测试系统结构图数据采集卡已安装于仪器内部，其信号输入端即为仪器上电压/频率表的V端。十二位A/D转换，精度为1/2048 ,量程分200Mv、1V、10V三档，可以根据实验采集电压范围选择量程，以获得 较高精度。采集速度分单次和连续两种模式，连续采集主要是对动态信号，速度1-7档从20000次/秒一100次/秒，用户可以根据动态信号的频率选定采集速度。通讯约定（串行口RS232）:波特率2400, 1位停止位，无奇偶校验。安装：数据采集卡使用计算机的COM4 口进行通讯，故计算机上的其他串行设备的安装必须做到：BIOS中的设置正确，中断号不能和通信口所占用的中断号相冲突。 “转速”测试最低转速为7.62转/秒，信号频率（脉冲信号）均要通过“转速”插口送入采集卡中。 上位测试界面如图 3.8所示。图3.8基于虚拟示波器的上位测试界面五、主要技术重点、难点对测试系统的整体把握 。六、实验步骤1、光电传感器“光电”端接光电变换器步端，VF端接示波器和电压/频率表2KHz2、注意安装好光电传感器位置，勿与信号盘盘面相擦；3、开启电源，打开电机开关，调节电机转速，采用频率法和周期法进行测速：1）采用频率测量法：将 Vf端接电压/频率表2KHZ调节转速n1,测得频率fl ;调节转速n2, 测得频率f2,分别算出相应的转速；2）采用周期法：将 Vf端接示波器，调节转速 n1,测得具有一定周期 T1的方波；调节转速n2, 测得具有一定周期 T2的方波，分别算出相应的转速，并测出方波的幅值。注意：步骤1）和2）可同时进行，用示波器观察光电转换器5端，读出波形频率，与频率表所示频率比较；4、观察老师做微机检测与转换的演示试验：将CSY实验仪器的通信电缆与 PC机的COM4相连接，在PC机上打开测试界面，将 M端接电压/频率表2KHZ,调节转速n1,观察PC机所测得频率fl ; 调节转速n2,观察PC机所测彳#频率f2,与前两种测试的方法相对比；5、人为干扰：通过手电将一较强光源照射仪器转盘上方，观察测试方波是否正常。低速中速高速脉冲幅值频率测试法测试周期测试测试七、实验报告要求1、分别记录好采用频率、周期测量法所测的数据，分别算出相应的转速并说明计算原理，并测脉冲的幅值，比较波器与频率表的测试结果，说明测量差别的原因；2、说明微机检测系统的构成以及测试原理；3、说明人为干扰产生的现象，从光敏晶体管的频谱特性入手分析其原因，说明光电传感器在一般的环境下测量不受日光影响的原因；4、说明本测试系统对速度的分辨力，并提出提高其分辨力的方法。八、实验注意事项光电传感器勿与信号盘盘面相擦，否则易使电机堵转。九、思考题1、CSY实验仪器的速度信号是如何提供的？2、微机检测系统是如何构成的？通信的速度对测试有何影响？3、如果要想提高测试的分辨率，应采用什么样的措施？实验四 基LABVIEW勺霍尔式传感器的直流激励特性综合实验、实验目的和任务1 . 了解霍尔式传感器的工作原理；2 .熟悉霍尔式传感器的结构；3 .学会用霍尔传感器做静态位移测试；4 . 了解基于LABVIEW的测试系统构成。、实验内容1 .测量霍尔式传感器的直流激励特性；2 .通过霍尔式传感器进行位移的测量；3 .练习如果确定测试范围；4 .进彳T LABVIEW的测试系统的演示实验。三、实验仪器、设备及材料直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。四、实验原理在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B,在薄片的横向两侧会出现一个电压VH,这种现象就是霍尔效应，VH称为霍尔电压：VH = KHIB霍尔元件一旦制成，KH为常数。霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可 在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成，当霍尔元件通以恒定的电流时，霍尔元件就有电势输出。如图4.1 (a)所示的两块永久磁铁相同极性相对放置，将霍尔元件置于中间，其磁感应强度为零，这个位置可以作为位移的零点。当霍尔器件在Z轴方向位移 AZ时，霍尔器件有一电压 Uh输出，其输出特性如图 9-20(b)所示。只要测出 Uh值，即可得到位移的数 值。位移传感器的灵敏度与两块磁钢间距离有关，距离越小，灵敏度越高。一般要求其磁场梯度大于 0.03T/mm,这种位移传感器的分辨率优于106m。如果浮力、压力等参数的变化能转化为位移的变化，便可测出液位、压力等参数。本设计中通过调节测微头来调节霍尔器件在磁场中的位移。其测量 推导如下：VH = KHIBB = k B xVh = KhI k B xK= K h I k BVH = K x图4.1霍尔位移测量测量原理图如图4.2所示。Wd图4.2测量原理图基于LABVIEW勺测试：所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调 用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机 结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统，其中最有代表性的图形化编程软件就是美国NI公司推出的 Labview(laboratory virtual检测与转换实验指导书检测与转换实验指导书 instrument engineering workbench即实验室虚拟仪器工作平台）。CSY系列传感器实验仪自带数据采集卡，其厂家自行开发了一个很简单的数据采集上位界面，但难以满足多种测试与数据处理功能。本实验充分利用现有的CSY系列传感器实验仪，通过串口与计算机通信，并在LabVIEW软件环境下实现传感器信号采集与显示，并可将 MATLAB与LabVIEW相 结合，利用其强大的计算功能对数据进行分析处理，实现数据分析、曲线拟合、结果判定等功能，提 升了传统仪器的性能，实现了仪器功能的开放。CSY系列传感器综合测试仪负责提供底层的多种传感器的测试信号；数据采集卡完成信号的放大、A/D转换并通过RS232串口将CSY系列传感器实验仪的测试信号送入计算机。在LabVIEW下开发的程序称为虚拟仪器，通过编制软件可以在有限的设备基础上实现虚拟仪器 VI（Virtual Instrument）的各种自定义功能，大大扩展了仪器的功能。测试系统结构如图3.7所示。图4.3 基于LABVIEW勺测试系统结构图测试所设计的虚拟电压表如图4.4所示。图4.4 虚拟电压表前面板五、主要技术重点、难点零点和测试范围的确定。六、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），“ 十、 ”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后 拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔 掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源；2 .按图4.2接线；装上测微头，调节振动圆盘上、 下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置；3 .将差动放大器增益放在适度的位置（认真理解“适度”的含义）；4 .开启电源，调节电桥 Wd,使差放输出为零；5 .上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称；6 .上、下移动测微头各3.5mm,每变化0.5mm读取相应的电压值。7 .如所测的数据不对称，应重新调整零点再测；8 .最后将测微头的移动范围超过3.5mm ,观察将出现什么现象；9 .观察老师做基于LABVIEW勺测试的演示实验：将 CSY实验仪器的通信电缆与PC机的COMH相连接，在PC机上打开LABVIEW勺测试界面，调出如图 4.4所示虚拟电压表进行测试。七、实验报告要求1 .上、下移动测微头各 3.5mm,每变化0.5mm读取相应的电压值并记入下表，作出 V X曲 线，求出灵敏度及线性。X(mm)V(v)2 .说明为了使使差放正负电压输出对称，如何确定测量的零点;3 .说明如何调节“适度”的差动放大器增益；4 .如将测微头的移动至极限位置，分析观察的现象；5 .说明基于LABVIEW勺测试系统的构成以及测试原理，列举其优越性。八、实验注意事项直流激励电压须严格限定在2V,绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。九、思考题6 .霍尔元件的可测量那些量？7 .集成霍尔传感器有什么特点？8 .基于LABVIEW勺测试系统与 CSY仪器厂家设计的计算机测试有什么相同点？各有什么特点?19检测与转换实验指导书21实验五电子计数器测频和测周的原理、实验目的任务1. 了解频率测量的基本原理。2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。3. 熟悉电子计数器的使用方法。.、实验内容1 .频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。2 .周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。.、实验器材1. 计算机1台2. SJ-8002B电子测量实验箱1台3. Q9连接线1根四、实验原理1 .测频原理所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f=N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图5-1所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx,在闸门时间T内计数器计数值为N,则待测频率为仅=N/T(5-1)若假设闸门时间为1s,计数器的值为1000,则待测信号频率应为 1000Hz或1.000kHz ,此时，测 频分辨力为1Hz。图5-1测频原理框图和时间波形2 .测周原理由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完 成周期的测量。其原理如图5-2所示。图5-2测周原理图待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号 (亦称为时标信号)周期为To,电子计数器读数为N,则待测信号周期的表达式为Tx=N”。(5-2)例如：fx = 50Hz ,则主门打开1/50Hz ( = 20ms)。若选择时基频率为 fo = 10MHz ,时基To=0.1us, 计数器计得的脉冲个数为 N =7% = 200000个，如以ms为单位，则计数器可读得 20.0000(ms), 此时，测周分辨力为 0.1us。五、实验步骤1.实验准备(1)按照图5-3所示的方法连线，S602接“no”端。(2)先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC机上运行主界面程序，如图58所示，再从主界面进入“电子测量实验室”，其界面如图5-4所示，最后选择实验二，软件则自动打开了电子计数器测频和测周的界面。信号发生器9 匕 pb.E计算机S602 示波器电子测量实验箱图53实验连接框图SJ 80地B虚拟仪器电子量实鉴以0电子测量原理i=u 引击入电子涮负实瑜审AuiMrudNfueuaEC1 , 1ff*, HJV4H RhmhTI M?iiw4 tahiirLfHlriW = .球一Itg 州 * H rL m 斗 n国Ov *1 能，Elltf JIMr3i：B >A!- IW4iK 如-*2 rPF31 加， fiv< , rtU-iJUVi.二:<工m4-山尸匚牌工WWWTTM"H-. 冈修h。都呼.KIW4it 田3iE.Idgj A卷i4i-iJil*T-. i-ni-酎3. . i ffi/f 4j -0 - puunu,a - 1_" i vsi- f irr-电子科技大学自动化工程学院图5 4主程序界面检测与转换实验指导书2.按如图5-6所示，连接实验系统。电源信号发生器Fx示波器监测OAoutl电子测量实验箱图5-6实验平台及实验器材连接图说明：被测输入信号有两种接法，一种是如图5-6所示的，由外接信号发生器连接实验箱测频输入仪的BNC插座；一种是如图5-6所示的，由实验箱上的信号源Aoutl(或Aout2)连接实验箱测频输入仪的BNC接头，并用示波器监测输入信号的幅度和频率大小。然后按照电子计数器测频/测周实验运行电子计数器程序进行测量。图5-7虚拟电子计数器面板4 .电子计数器的面板如图5-7所示。使用说明：(1)当选择测频/测周按钮置“测频”时，可选“闸门时间”分别为：1ms,10ms,100ms,1s,10s ,时标选择旋钮不使能；(2)当选择测频/测周按钮置“测周”时，可选“周期倍乘”分别为：X 1,X10,X100,X 1000, X 10000。时标选择旋钮可选 10MHz,1MHz,100KHz,10KHz,1KHz。(3)当选择“自动”按钮时，测频 /测周按钮、时标选择旋钮和测频/测周按钮不使能，将自动根据被测信号与中界频率的大小关系来确定采用测频或测周方式，并显示相关内容。注意：在“测周”模式下，若选择大的周期倍乘系数，测量低频信号时，测量时间回很长。5 .电子计数器测频/测周实验(1)利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，波形可分别为方波、正弦波、三角波，幅度为1V5V,由虚拟电子计数器对其进行“ 测频”，选择不同的闸门时间，对测量结果进行比较和分析。记录测23量的频率值，并填入表5-1 :表5-1信号频率 闸门时10Hz100Hz1kHz10kHz100kHz1MHz1ms10ms0.1s1s10s(2)利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，由虚拟电子计数器对其进行“测周”，选择不同的周期倍乘，对测量结果进行比较和分析。记录测量的周期值，并填入表 5-2 :表5-2号周期 周期倍亲0.1s(10Hz)10ms (100Hz)1ms (1kHz)0. 1ms (10kHz)10us(100kHz)1us (1MHz)1101001000可/、做10000可/、做可/、做(3)利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，由虚拟电子计数器对其进行测量，选择“自动方 式”，观察仪器自动选择的“测频或测周”模式，记录测量的频率值和周期值选择不同的周期倍乘， 对测量结果进行比较和分析，并填入表5-3:表1-5信号频率10Hz100Hz1kHz10kHz100kHz1MHz测频/测周模式实测频率实测周期六、思考和练习1、分析以上测量数据，在电子计数器测频过程中，闸门时间对测量分辨力有何影响?2、时标选择对电子计数器测周分辨力有何影响？#检测与转换实验指导书实验六数字存储示波器原理和应用一、实验目的任务1 . 了解示波测量的基本原理。2 .熟悉虚