SET-9xx系列型传感器系统实验仪

3.开启主、副电源,预热约5分钟,用浸有酒精的棉球靠近传感器,并轻轻吹气使酒精挥发并尽入传感器金属网内,同时观察电压表的数值变化,此时电压读数 。它反映了传感器AB两端间的电阻随着 发生了变化。说明MQ3检测到了酒精气体的存在与否,如果电压表变化不够明显,可适当调大“差动放大器”增益。 思考题:

如果需做成一个酒精气体报警器,你认为还需采取哪些手段? 提示:1.需进行浓度标定 2.在电路上还需增加??

附:MQ系列气敏元件使用说明 一、特点

1.具有很高的灵敏度和良好的选择性。 2.具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。 二、结构、外形、元件符合

1.MQ系列气敏元件的结构和外形如图39A所示,由微型AL203陶瓷管、SN02敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢网的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。

2.好的气敏元件有6只针状管脚,其中4个脚用于信号取出,2个脚用于提供加热电流。

三、性能

1.标准回路:如图39B所示,MQ气敏元件的标准 测试问路由两部分组成。其一为加热回路。其二为信 号输出回路,它可以准确反映传感器表面电阻的变化。

2.传感器的表面电阻Rs的变化,是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号Vrl输出而获得的。二者之间的关系表述为RS/RL=(VC-VRL)/VRL3。标准工作条件:

符号 参数名称 技术条件 备注 VC 回路电压 10V AC OR DC VH 加热电压 5V AC OR DC RL 负载电阻 可调 0.5-200K RH 加热器电阻 33Ω±5% 室温 Ph 加热功耗 <800mw 4.环境条件: 符号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度 -20℃-50℃ Tas 储存温度 -20℃-70℃ 推荐使用范围 RH 相对温度 小于95%RH 21%(标准条件) O2 氧气浓度 氧气浓度会影响 最小值大于2% 灵敏度 5.灵敏度特性: 符号 参数名称 技术条件 探测浓度范围(ppm) 适用气体 敏感体电阻 10KΩ-1000KΩ 300-1000 丁烷、丙烷、 R S (洁净空气中) MQ-2 I-C4H10 烟雾、氯气液 化石油气 MQ-3 50-2000 酒精A C2H5OH 标准测试 Temp:20℃±℃ VC10V±0.1V MQ-4 1000-20000 Ch4 甲烷、天然气 条件 Humidity:65%±5% Vh5V±0.1 800-5000 H2 氢气、煤气 预热时间 大于24小时 MQ-6 300-10000LGP 液化石油气 30-1000 CO 一氧化炭、氢气

实验四十 湿敏电阻(RH)实验

实验目的:了解湿敏传感器的原理与应用 感测机理:湿敏膜是高分子电解质,其电阻值的对数与相对湿度是近似线性关系。在电路用字母“RH”表示。

测量范围:10%-95% 工作精度:3%

阻值:几兆欧—几千欧 寿 命:一年以上

响应时间:汲湿,脱湿小于10秒 传感器尺寸:4×6×0.5mm3 工作温度:0℃-50℃ 电 源:AC:1KHz,2-3V或DC 2V 温度系数:0.5RH%/℃

所需单元及元件:电压放大器、F/V表、电桥、RH湿敏电阻、直流稳压电源、主副电源。

有关旋钮的初始位置:直流稳压电源置±2V档、F/V表置2V档。 实验步骤:

(1)观察湿敏电阻结构,它是在一块特殊的绝缘基底上浅射了一层高分子薄膜而形成的,按图40接线。

(2)取二种不同潮湿度的海绵或其它易吸潮的材料。分别轻轻地与传感器接触,观察电压表数字变化,此时电压表的指示 ,也就是RH 阻值变 , 说明RH检测到了温度的变化,而且随着湿度的不同阻值变化也不一样。注意取湿材料不要太湿,有点潮就行了。否则会产生湿度饱和现象,延长脱湿时间。

(3)RH的通电稳定时间、脱湿时间与环境的湿度、温度有关。这点请实验者注意。

图 40

问题:

你能用RH做成一个湿度测量仪吗?请画出电路图并加以说明。

实验四十一 热释电传感器

实验目的:了解热释电传感器的性能、构造与工作原理。

实验原理:热释电传感器是利用热电效应的热电型红外传感器。所谓电效应就是随温度变化生产电荷的现象。热释电传感器在温度没有变化时不产生信号,称为积分型传感器,多用于人体红外幅射温度检测。

热释电传感器的输出是电荷,这并不能使用,要付加电阻,用电压形式输出。但因电阻值非常大(1-100G)要用场效应晶体管进行阻抗变换。该传感器内部已进行阻抗变换。

所需单元及元件:热释电传感器、差动放大器、直流稳压电源、数字电压表、示波器。

实验步骤:

(1)按图41接线

图 41

观察传感器的圆形感应端面,中间黑色小方孔是滤色片,内装有敏感元件及阻抗

变换电路。

(2)直流稳压电源置4V档,将4V引入仪器顶部光电类传感器盒4V端口。差动放大器增益适中。

(3)开启主、副电源,注意周围人体尽量不要晃动,调整差动放大器零位,使输出指示最小,并调整好示波器(Y:0.1V/div;X0.1S/div) (4)观察现象(一):用手掌在距离约10mm处晃动,注意数显表及示波器的波形的变化。停止晃动。重新观察数显表及示波器的波形的变化。

(5)观察(二)用手掌靠近传感器晃动,注意数显表及示波器的波形的变化。 (6)通过上述(4)(5)实验可得出如下波形。

图 41A

(7)通过实验验证:热释电传感器的三个工作特性:1.只检测温度的变化;2.当温度不变时无输出;3.温度越高(变化)输出越大。 注意事项:

因传感器灵敏度较高,对周围较远的红外幅射也能接受,数字表有些跳动是正常现象,所以实验时最好不要有人走动。

实验四十二 光电开关的转速测量实验

实验目的:了解光电式传感器(反射式)测量转速的原理与方法。

实验原理:光电式传感器有反射型和直射型两种,本实验是装置反射型,传感器端部装有发光管和接收管,发光管发射的光在转盘上反射后被接收管接受转换成电信号,由于转盘上有黑白相间的2个间隔(与实验三十六共用),转动时将获得与黑白间隔数有关的脉冲,将脉冲信号计数处理即可得到转速值。

所需单元及元件:光电传感器、直流电源、测速小电机、电机控制、主、副电源、示波器。

实验步骤:

(1)参见实验三十六步骤(1)。

(2)光电开关探头装至电机上方对准电机的反光纸,调节高度,使传感器端面离反光纸表面2—3mm,将传感器引线分别插入相应插孔,其中红色接入直流电源,黑色为接地端,蓝色接入数显表置2K档。

(3)将直流稳压电源置10V档,在电机控制单元的V+处接入+10V电压,调节转

速旋钮使电机运转。

(4)F/V表置2K档,用示波器观察fo输出端的转速脉冲信号。(Vp-p=4V). (5)根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。 (6)实验完毕关闭主、副电源,拆除接线,把所有旋钮复原。

注:如示波上观察不到脉冲波形,请调整探头与电机间的距离,同时检查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适(建议使用不带衰减的探头)。

实验四十三 硅光电池

实验目的:了解硅光电池的原理结构、性能。

实验原理:在光照作用下,由于元件内部产生的势垒作用,在结合部使光激发的电子-空穴分离,电子与空穴分别向相反方向移动而产生电势的现象,称为光伏效应。硅光电池就是利用这一效应制成的光电探测器件。

所需单元及元件:硅光电池、直流稳压电源、数字电压表。 实验步骤: (1)按图43接线

图 43

(2)电压表置2V档,直流稳压电源±4V档。 (3)将+4V接入仪器顶部光敏类传感器盒+4V端口

(4)将光强调节旋钮关至最小。记录下此时电压表读数,这是外界自然光对硅光电池的影响。

(5)慢慢调节光强旋钮,发光二极管亮度增加,注意观察电压表数字变化。 (6)电位器每旋转20°记录一个数据。 光强 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 输出

根据数据表格,作出实验曲线:

实验四十四 光敏电阻

实验目的:了解光敏电阻的工作原理结构、性能。

实验原理:入射光子使物质的导电率发生变化的现象,称为光电导效应。硫化镉(Cds)光敏电阻就是利用光电导效应的光电探测器的典型元件。根据制造方法,其光敏面大至可分为单结晶型、烧结型、蒸空镀膜型。其结构如图44A所示,就是将(Cds)粉末烧结于陶瓷基片上,并在基本上作蛇型电极。通过这样的方法,可增加电极和光敏面的结合部分的长度,从而可以得到大电流。另外,其封装也有种种方法,可根据

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