CSY®-2000D 传感器与检测技术实验台

CSY® - 2000D  传感器与检测技术实验台

简介本装置主要由主控台、传感器及相应实验模块、温度测控模块、转速、振动测控模块、RS485总线模块（8AI/4AO/8DI/4DO）、配套软件、实验桌等部分组成，电源：单相三线，220V±10%，50Hz，安全保护措施：具有接地保护、漏电、过载、过流保护功能，安全性能符合相关的国标标准。装置容量：＜1.5kVA。2、控制屏：实验台全钢结构及控制屏(整体参考尺寸：长165*宽70*高140cm)具体如下：

一、主控台

（1）交流电源AC220V，带漏电保护器

（2）直流稳压电源：+24V/1A、±15V/1A、±2V---±10V.

（3）数字直流电压表：量程0～20V，分200mV、2V、20V三档，精度0.5级

（4）频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm

（5）智能调节仪：0—5V，4—20MA标准信号输入

（6）嵌入式数据处理单元Cortex3,支持8路模拟量输入；8路开关量支持实时时钟功能；G-Sensor驱动：支持重力传感器驱动；SPI驱动：支持SPI协议；IP Camera：2模拟量出，方波频率检测

（7）信号源：0—10Khz具有输出保护功能

（8）系统软件：接口部分采用USB接口，方便用户的实际使用。该接口可作为科研人员直接的科研开发使用。数据采集卡及虚拟仪器软件：主模块支持USB接口协议及供电，支持模拟量采集，采用labview或C或C#等软件开发单片机数据采集配套多功能分析软件，最小二乘法，端点法线性计算，虚拟仪器、频谱仪、失真度仪等。

（9）.数字孪生3D仿真软件：

基于B/S架构传感器数字孪生及3D虚拟仿真软件（在线仿真）；数字孪生平台及3D虚拟仿真软件分别具有远程账户登录功能和离线登录功能，离线支持PC端和手机客户端登录。具有学习时长管理功能、考核功能、实验数据库保存功能、实验报告生成及保存功能，管理端可以审批、注册、管理的功能，时长记录、理论问答库、试卷、实验仿真演示、仿真实验考评等功能。适用数字孪生教学课程，必须完成传感器数字孪生基于B/S架构，三维可视化、虚实联动、虚拟调试，真实实现传感器数字孪生，具有传感器数字孪生数据导出功能、模型自主搭建数学模型、3D仿真堆积拖拽是构建功能。提供与实验项目配套的仿真软件，三维建模、和实验台实物、模块及传感器完全一致，真实再现，分为传感器原理讲解、传感器结构三维动画分拆、实训考核、接线正确与否自动判断、零位调整设置、实验过程纠错、放大倍数自主设定、电压表档位切换数显表数值的自动切换、螺旋测微仪和实物旋转方式一致（拓展单独清晰窗口），实验数据记录、实验曲线绘制，实验报告自动生成等。（选配）

（10）.云服务软硬件平台（选配）

（10.1）能耗监测单元：监测单元能够完成包括实验台电压、电流、功率、电能等多个电参数的测量、采集及传输，并具有RS485通讯接口，支持MODBUS-RTU协议，结合云服务平台的终端模块及网关模块不仅具有能耗在线监测分析功能，同时兼容实验台数据采集的其他各种异构、不同协议的信息系统与监控系统；

（10.2）实验台配置传感器数据采集的分节点无线模块，含有模拟量输入、输出、开关量输入、输出等，完成实验数据的实时采集及上传，教师机含有云服务网关模块，支持云端/手机端/PC端访问控制，支持多机组网、数据库、多屏互动、云组态等功能。支持以太网/WIFI/4G等，远程实时查看及监控设备。支持多种第三方协议，内置多种工业设备驱动；能够实现远程编程、上下载、固件升级、诊断、监控及调试程序，随时侦测现场异常状况等。

（10.3）仪器仪表具备网络接口，提供符合SCPI标准的程控指令、完备的编程手册与可用的程控范例程序（包括源代码）。程控范例应包括获取测量结果、配置测量参数功能，源代码形式应为.NET、Python、或LabVIEW；

（10.4）实验装置具备网络或USB形式的程控接口，提供可用的程控范例程序、源代码与手册，程控范例应包括获取测量结果、配置测量参数功能，源代码的形式应为.NET、Python、或LabVIEW。

二、传感器及相应实验模块

（1）电阻应变式传感器:量程 0～200g 线性±1%、全桥

（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）压电式传感器：量程≤10KHz 线性±2%

（7）电涡流位移传感器：量程2mm 线性±2%

（8）光纤位移传感器：量程2mm线性±5%

（9）光栅传感器：玻璃材质，透镜、光栅主尺副尺可拆装分体式，50线/mm,莫尔条纹夹角可调，测量量程：0—100cm。投标时需提供此项功能的照片作为佐证。

（10）相敏检波移相滤波共用实验模块信号调理

（11）光电测转速传感器：电路组成放射型光电开关，n≤2400r/min

（12）调速电机：调速输出3000转每分

（13）光照度传感器：0—1999LX

（14）光电象限检测模块：通过光电波形相位、电机驱动可控硅导通角测量，解析伺服电机实时跟踪校正，自动显示电机正转反转，反向用-号直接显示。

（15）超声波传感器：0---1000mm，近距离声音报警液晶屏幕直接显示也可无线远程手机登录IP显示。

（16）视觉传感器装置：工业摄像头颜色，图像识别立体图形识别，二维码识别、条形码识别、机器视觉人脸识别、目标工件尺寸测量精确到毫米。可进行底层系统编程教学。

（17）数字式传感器光栅传感器装置：光栅50线/mm,玻璃材质，主尺、副尺分离结构夹角可调，安装有千分尺，莫尔条纹清晰可见，含激光光源、透镜，测距0—1m。模块具有位移显示、光栅4细分波形检测、微分波形显示、细分波形、辨向波形检测显示，示波器可以分别检测每路波形。

（18）数字式传感器绝对值型光电编码器：0—360度，光电编码器码盘原理解析、显示仪表、电路及减速电机模块。

（19）数字式传感器增量型光电编码器：增量型光电编码器测量，方波检测，显示仪表方向检测、速度、计数与一体及减速电机应用模块。

（20）光电传感器及光功率模块：具有按键一键切换测量光电压、光电流、光功率选择，功率200Mw。

（21）自动惯导实验装置：双电机导航 2惯导导航器，北斗GPS双定位系统，角速度、加速度一体化系统，含上位机软件。

（22）转动控制单元：采用霍尔传感器进行转速闭环控制。支持基于FOC算法高精度开环、闭环转速控制，峰值转速1200r/min，主控32位处理器，USB接口上位机PID控制软件， 4路ADC通道，电机驱动支持输入电压12V，最大运行电流5A，单路不小于10W功率。具有配套上位机软件，支持二次开发。

三、温度实验模块

1.加热源＜200℃（可调）；温度控制范围为：室温～100℃内可完成任意温度的设定控制功能。

2.温度控制器含温度变送器功能，具有热电阻、热电偶等多种信号自由输入(通过输入规格设置)，同时输出工业标准信号0-5V/0—200℃。

3.人工智能工业调节仪，仪表由单片机控制，手动自动切换，能够用该单片机进行单片机测控开放性实验，能够对控制算法（如PID控制、模糊控制等）及输入、输出等进行修改或重新编程，仪表能根据设置自动屏蔽不相应的参数项。

4.含标准0-5V/0-100%功率加热控制信号输入接口，不但可实现智能仪表的闭环PID控制功能，同时可实现基于计算机的闭环温度PID控制功能。

四、转速、振动实验模块

振动源1HZ－30HZ（可调）；主要由直流稳压电源、测试软件、电机等组成；软件部分可同时对电机进行测试与数据记录，数据采集程序显示以下内容：

（1）电机电压；

（2）电机电流；

（3）电机功耗；

（4）转速设置，以及电压电机、电流和转速的实时波形，可完成电机的恒速控制和正弦速率跟随控制等。

五、软件

1.数据采集卡采用高精度A/D转换、多种采样方式：单步采样、定时单步、双向单步、低频扫描、高频扫描等多种方式，可以进行实验项目选择与编辑、数据采集、数据文件的存取、打印及特性曲线的显示和打印。

2.分层的实验管理软件，分为教师用户和学生用户。便于实验教学的管理，系统管理员可以登陆管理、查看、添加、删除实验人员和实验内容。

3.软、硬件提供动态链接库函数，可完成上位机的数据采集，实现与其他检测设备的接口，及自行开发检测控制程序。

4.主控箱含有485总线多功能数据采集控制器（8路模拟量输入（A/D），4路模拟量输出（D/A），8路数字量输入（DI），4路数字量输出（DO）），各实验台能通过485总线构成网络实验系统，能进行各设备地址的设定和更改，可构成网络传感器实验系统。

5.提供基于主控台RS485总线数据采集卡的VC++等高级语言的温度、转速PID闭环实时控制软件及源程序，动态链接库函数等。

6.提供基于主控台RS485总线数据采集卡的虚拟仪器Labview闭环温度、转速PID控制软件及源程序。

7.提供基于主控台RS485总线数据采集卡的Matlab的温度、转速PID闭环实时控制软件及源程序。

8.提供51系列单片机LCD液晶屏传感器数据采集、量纲变换、物理量显示等功能及源程序代码。

9.图像传感器模块提供视觉传感器的图像去噪/边缘检测/角点检测/人脸识别程序及的源程序代码。

10.实验室云管理服务平台，分为学生客户端界面和教师服务端界面，学生客户端实现学生实验课程申请、实验预习，实验视频即时播放，扫码签到，预习答题，实验结果上传等，教师客户端实现老师处理学生申请，新增实验，实验内容设置，课程对应的题库测试打分等。

六、铁质框架实验桌

1.铁质框架实验桌：尺寸:1600×800×800（mm），含高强度支撑脚及万向轮。

2.桌面上预留显示器和示波器安放位置，脚下设两个特制柜可分别安放所有实验模板和计算机主机及键盘。

3.每张实验桌同时含有实验板凳2只。

七、实验项目

1.传感器实验部分

实验一：金属箔式应变片单臂电桥性能实验；

实验二：金属箔式应变片半桥性能实验；

实验三：金属箔式应变片全桥性能实验；

实验四：金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验；

实验五：金属箔式应变片温度影响实验；

实验六：直流全桥的应用电子秤实验；

实验七：交流全桥的应用振动测量实验；

实验八：差动变压器的性能实验；

实验九：激励频率对差动变压器特性的影响实验；

实验十：差动变压器零点残余电压补偿实验；

实验十一：差动变压器的应用振动测量实验；

实验十二：电容式传感器的位移特性实验；

实验十三：电容传感器动态特性实验；

实验十四：直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验；

实验十五：交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验；

实验十六：霍尔式传感器振动测量实验；

实验十七：霍尔式传感器的应用电子秤实验；

实验十八：霍尔测速实验；

实验十九：磁电式转速传感器的测速实验；

实验二十：用磁电式原理测量地震；

实验二十一：压电式传感器振动实验；

实验二十二：电涡流传感器的位移特性实验；

实验二十三：被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验；

实验二十四：被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验；

实验二十五：电涡流传感器测量振动实验；

实验二十六：电涡流传感的应用电子秤实验；

实验二十七：电涡流传感器测转速实验 ；

实验二十八：光纤传感器的位移特性实验；

实验二十九：光纤传感器测量振动实验；

实验三十：光纤传感器的测速实验；

实验三十一：光电转速传感器的转速测量实验；

实验三十二：利用光电传感器测转速的其它方案 ；

实验三十三：温度传感器PT100的温度特性实验；

实验三十四：温度传感器Cu50的温度特性实验；

实验三十五：K型热电偶测温实验；

实验三十六：E型热电偶测温实验；

实验三十七：集成温度传感器特性实验；

实验三十八：气体流量的测定 ；

实验三十九：对酒精敏感的气敏传感器的原理；

实验四十：对酒精敏感的气敏传感器的浓度测试实验；

实验四十一：湿度传感器的原理；

实验四十二：湿度传感器的湿度实验；

实验四十三：图像视觉传感器去噪/边缘检测/角点实验；

实验四十四：图像视觉传感器人脸识别与代码实验；

实验四十五：温度智能仪表温度PID控制实验；

实验四十六：转速智能仪表转速PID控制实验；

实验四十六：计算机温度PID控制实验系统；

实验四十七：计算机转速PID控制系统；

实验四十八：图像传感器代码与识别系统实验。

实验四十九：颜色识别与代码对应实验

实验五十：线性度分析实验

实验五十一：实验报告保存实验

2.图形化拓展实验部分

实验一：LabVIEW2020程序开发学习应用；

实验二：虚拟温度计的设计及标定；

实验三：加法函数节点的应用；

实验四：布尔运算节点操作；

实验五：利用VIs设计函数发生器；

实验六：数组函数的应用；

实验七：簇函数的应用；

实验八：字符串函数的应用；

实验九：While循环移位寄存器的应用；

实验十：子VI的创建与调用；

实验十一：虚拟示波器设计；

实验十二：信号的瞬态特性测量；

试验十二：电子计数器的设计；

实验十三：可逻辑分析设计；

实验十四：频谱（幅值-相位）分析设计；

实验十五：Butterworth滤波器；

实验十六：基于RS485数据采集卡的A/D采集实验；

实验十七：基于RS485数据采集卡的D/A输出实验；

实验十八：基于RS485数据采集卡的DI采集实验；

实验十九：基于RS485数据采集卡的DO采集实验；

实验二十：应变传感器虚拟仪器采集实验；

实验二十一：霍尔传感器虚拟仪器采集实验；

实验二十二：电容传感器虚拟仪器采集实验；

实验二十三：电涡流传感器虚拟仪器采集实验；

实验二十四：光纤传感器虚拟仪器采集实验；

实验二十五：基于LABVIEW温度PID控制系统；

实验二十六：基于LABVIEW转速PID控制系统。

3.数字孪生实验部分（选配

实验一：基于传感器实验台功能的3D虚拟1：1仿真实训与考核；

实验二：远程设备在线登录3D在线仿真实验；

实验三：模拟考核传感器操作实验 ；

实验四：虚拟仿真闭环控制操作实验 ；

实验五：数字孪生直流实验 40个；

实验六：数字孪生动态仿真操作实验15个 ；

实验七：电机孪生仿真实验；

实验八：孪生PID控制实验；

实验九：基于移动客户端模拟仿真实验；

   实验十：基于ANN的故障诊断实验。