一、总体要求 1、实验设备以典型传感器原理、传感器设计、传感器系统综合应用为主线，使学生掌握传感器基础原理的同时，通过在实际应用的方式，强化学生的技术技能培养，符合应用型本科的人才培养目标需要。 2、以传感器为基础，将无线传感网络、智能控制等技术融入到平台中，满足传感器在物联网、智能控制等应用场景的综合实验要求，为学生提供拓展应用的平台，全面锻炼学生基于传感器原理和应用项目的构思、设计、实现等综合工程能力和创新能力。 3、采用开放式设计，通过物联网及智能控制技术实现实验设备环境的一体化设计，综合实验系统可联动控制。配套创新模块和软件，可开展其它的基础类实验和课程设计实验。 4、采用主台体加模块的设计方式，各实验模块可以独立的完成相应传感器的原理验证、应用实验，也可以多个模块组合来完成传感器的检测与控制系统设计实验。 5、通过添加传感器、激励源、控制器、工控机、网关能构成智能传感器的综合控制系统，可通过采用不同的控制理论实现不同的控制方式。 二、实验台组成 1、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(实验台尺寸不大于：1500*700*800mm) （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）Cortex3,支持4路模拟量输入；8路开关量输入；4路AD输入；电源供给插座；通讯接口:以太网通讯,4路DA输出；8路开关量输出；具有信号源信号发生功能, 可控制输出正弦波、直流； 虚拟仪器:正弦波频率范围0 ~ 5Khz； 正弦波、直流幅度可输出10V以上； CH1,CH2,CHE3,CH4示波器时基可选档位有50ms、20ms、10ms、5ms、2ms、1ms、500us、200us、100us、50us；当打开采集与回放界面时，点击开始采集或单次采集，采集卡4路AD将以500hz的速度进行采集。具有采集分析功能，直流5v输出。 （7）信号源：0—20Khz具有输出保护功能 （8）系统软件：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，可以保存实验数据,提交实验报告。 三、指标参数 1、传感器参数 1 ）电阻应变式传感器： 0～200g ±1% 全桥 2 ）差动变压器： ±4mm ±2% 3 ）电容式传感器：±2.5mm ±3% 4） 霍尔式位移传感器：±2mm ±3% 5 ）压电式传感器 ：≤10KHz ±2% 6） 电涡流位移传感器： 2mm ±2% 7 ）磁电传感器（氧化铁芯）2线制，响应3000HZ ：2400转/分 ±0.1% 8） 霍尔转速传感器 ：2400转/分 ±1% 9 ）K型热电： 0-200℃ ★2、智能传感器终端：温湿度传感器，远程声音控制，气敏传感器、测距传感器、振动传感器数据通过无线模块汇集到中心节点，中心节点将前端感知数据通过宽带或移动互联网传送到功能强大的监视终端，LWIP协议支持三种模式：AP，STA，AP+STA 共存模式完善AT指令，网页客户端WIFI远程无线测量的方法与实现的设计实验，手机客户端：通过编程实现信息通过WIFI模块在手机上进行显示的功能。实现全网拓扑的展示以及对于全网信息处理。物联网驱动执行终端:模块内置WIFI，能接受综合网关命令，通过网络IP登录远程控制执行器件开闭（220V继电器），具有通过手机、电脑完成人机对话显示；提供USB接口、串口、网口。 四、配套软件 ★1、数据采集分析硬件及软件： 采用双ARM芯片构架，芯片不低于Cortex3,12位AD .硬件必须采用双核ARM芯片，提供投标现场硬件展示和软件演示。4路模拟量输入；4路模拟信号输出可以通过设置同时输出波形，8路开关量输入；4路AD输入；独立电源供给插座；通讯接口:以太网通讯,具有信号源信号发生功能, 可控制输出正弦波、方波、三角波、直流；虚拟仪器:正弦波频率范围0 ~ 5Khz，峰值不低于5V；正弦波、直流幅度可输出10V以上；方便相位检测、对比、相位测量必须具有同时进行四路正弦信号检测功能，CH1,CH2,CHE3,CH4示波器时基可选档位有50ms、20ms、10ms、5ms、2ms、1ms、500us、200us、100us；当打开采集与回放界面时，点击开始采集或单次采集，采集卡4路AD将以500hz的速度进行采集。具有采集分析、实验目录更改、实验数据保存功能。软件界面采用主流的Labview功能界面，具有二次开发功能。 ★2、多媒体3D虚拟教学仿真软件： 3DMAX3D仿真动画对接语音讲解、提供3D智书功能，配套正规教材扫描二维码即可播放传感器原理、结构、教学公式、授课要点。实验的管理。学生机功能：填写实验报告、提交实验、3D查看教学演示、原理讲解、应用现场工业传感器、查看指导书、查看课件、操作实验、导入导出实验报告和导入实验指导书。也可通过网络对话、系统操作。网络软件运行需求：支持TCP/IP协议，网络中必须正确地安装和设置TCP/IP协议，目前被各种应用以及互联网所广泛采用的协议。 ★3、支持基于传感器原理的传感器构思、设计、实现的完整流程，系统中提供全套开发视频能够指导学生按照企业流程进行全方位的传感器开发和应用实训，能完全模拟工业传感器设计过程，提供行业企业产品实现流程和SOP指导、工程实践流程、工具模块和开发指引，原理图、源程序、开发软件、生产工艺说明等资源，可以让老师和学生通过这些资料，独自或者分组完成如雨滴传感器、光栅传感器、智能路灯系统、智能家居系统等基于传感器应用的系统项目的开发与实现，帮助学生熟悉企业实际的产品设计流程，更早的适应企业运作模式，同时也能辅助学生开展电子竞赛、课程设计、工程实训等实践创新应用。 4、软件系统采用基于Web的B/S结构设计，采用Web方式发布，实现传感器技术综合实验室开放实验管理及远程在线学习，实验仿等功能。能切实体现“做中学”理念，能够将信息发布、学生预约、实训申请、师生查询、成绩管理、档案管理等操作置于广域网环境中，实现实时预约、实时监控与查询，保证实验室管理的规范化、流程化和信息化，提高实验室的教学质量、管理水平和服务水平。 五、实验项目 1、传感器基础原理实验 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）．差动变压器的性能实验 9）．激励频率对差动变压器特性的影响实验 10）．差动变压器零点残余电压补偿实验 11）．差动变压器的应用――振动测量实验 12）．电容式传感器的位移特性实验 13）．电容传感器动态特性实验 14）．直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 15）．交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 16）．霍尔测速实验 17）．磁电式转速传感器的测速实验 18）．磁电式原理分析 19）．压电式传感器测振动实验 20）．电涡流传感器的位移特性实验 21）．被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 22）．被测体面积大小对电涡流式传感器的特性影响实验 23）．电涡流传感器测量振动实验 24）．电涡流传感器测转速实验 25）．光电转速传感器的转速测量实验 26）．温度闭环控制温度特性实验 27）．K型热电偶测温实验 28）. PN结温度传感器测温实验 29）．NTC热敏电阻性能实验 30）．数据采集系统实验（静态虚拟分析） 31）. 数据系统实验（动态实时数据仿真） 32）.差动自感特性实验 33）.转速闭环控制实验 34）. FFT采集分析实验 2、传感器设计和综合应用实验 ★1）. 雨滴传感器设计和应用实验 通过软件在线提供完整的雨滴传感器设计的原理、需求文档、方案可行性论证、概要设计、详细设计文档、设计图纸源文件等；能够让学生按照项目开发的模式，学习并参与雨滴传感器的设计，设计出一款能够通过检测电阻值变化来实现雨滴检测的传感器；强化学生对原理知识的理解和应用。 利用雨滴传感器，开展雨滴采集闭环控制实训，当传感器采集到雨滴信息时，控制电机工作，并报警； ★2）.电阻式温度传感器设计和应用实验 通过软件在线提供完整的电阻式温度传感器设计的原理、需求文档、方案可行性论证、概要设计、详细设计文档、设计图纸源文件等；能够让学生按照项目开发的模式，学习并参与电阻式温度传感器的设计，利用Pt100随温度变化阻值会改变这一特性，通过惠斯顿电桥进行采样、放大、建立数学模型、校准指示等，设计出一款能够测量范围在-10℃到200℃的电阻式温度传感器； 利用电阻式温度传感器进行无线温度采集系统实训，传感器采集到的温度值可通过wifi传输到手机，手机可实时绘制温度曲线，设定温度报警值；超过报警值会报警，并且对执行器开关进行控制； ★3）.土壤湿度传感器设计和应用实验 通过软件在线提供完整的土壤湿度传感器设计的原理、需求文档、方案可行性论证、概要设计、详细设计文档、设计图纸源文件等；能够指导学生按照项目开发的模式，学习并参与土壤湿度传感器的设计，利用湿度不通，两电极间导电率不同这一特性，通过建立数学模型，设计外围采样放大显示电路，最后设计出一款土壤湿度传感器； 利用土壤温度传感器进行自动灌溉系统项目实训，传感器采集到的湿度值可通过wifi传输到手机，手机可以实时的绘制湿度曲线，设定湿度报警值；超过报警值报警，并且对执行器开关进行控制，模拟自动灌溉应用场景。 |
