自動檢測實驗指導

1、-作者xxxx-日期xxxx自動檢測實驗指導【精品文檔】自動檢測實驗指導書目錄一、 自動檢測技術實驗須知2二、 自動檢測技術實驗報告書寫要點3實驗一電阻應變片性能測試及應用4實驗二 差動電容傳感器的應用9實驗三 差動變壓器的應用12實驗四 交流激勵時霍爾式位移傳感器特性實驗13實驗五 霍爾位移傳感器振動測量實驗*14實驗六 熱電偶測溫性能實驗16實驗七 熱電阻測溫特性實驗17實驗八 集成溫度傳感器溫度特性實驗18實驗九 熱電偶冷端溫度補償實驗20實驗十 光電轉速傳感器的轉速測量實驗20實驗十一 PSD位置傳感器位置測量實驗21實驗十二 光柵傳感器莫爾條紋與柵距關系實驗22實驗十三 光柵傳感器莫

2、爾條紋的細分、計數(shù)實驗23實驗十四 光纖壓力傳感器實驗25實驗十五 自動檢測技術設計性實驗26附溫控儀表操作說明29 一、 自動檢測技術實驗須知自動檢測技術實驗的目的是使學生了解一些電氣設備和各種非電量電測傳感元件，理解一定的非電量電測技術，學會使用常用的測量儀器儀表，掌握基本的非電量電測方法。要求學生通過實際操作，培養(yǎng)獨立思考、獨立分析和獨立實驗的能力。為使實驗正確、順利地進行，并保證實驗設備、儀器儀表和人身的安全，在做實驗時，需知以下內容。1實驗預習實驗前，學生必須進行認真預習，掌握每次實驗的目的、內容、線路、實驗設備和儀器儀表、測量和記錄項目等，做到心中有數(shù)，減少實驗盲目性，提高實驗效率

3、。2電源（1）實驗桌上通常設有單相（或三相）交流電源開關和直流電源開關，由實驗室統(tǒng)一供電，實驗前應弄清各輸出端點間的電壓數(shù)值。（2）實驗桌（或儀器）上配有直流穩(wěn)壓電源，在接入線路之前應調節(jié)好輸出電壓數(shù)值，使之符合實驗線路要求。特別是在實驗線路中，嚴禁將超過規(guī)定電壓數(shù)值的電源接入線路運行。（3）在進行實驗線路的接線、改線或拆線之前，必須斷開電源開關，嚴禁帶電操作，避免在接線或拆線過程中，造成電源設備或部分實驗線路短路而損壞設備或實驗線路元器件。3實驗線路（1）認真熟悉實驗線路原理圖，能識圖并能按圖接好實驗線路。（2）實驗線路接線要準確、可靠和有條理，接線柱要擰緊，插頭與線路中的插孔的結合要插準插

4、緊，以免接觸不良引起部分線路斷開。（3）線路中不要接活動裸接頭，線頭過長的銅絲應剪去，以免因操作不慎或偶然原因而觸電，或使線路造成意想不到的后果。（4）線路接好后，應先由同組同學相互檢查，然后請實驗指導教師檢查同意后，才能接通電源開關，進行實驗。4儀器儀表（1）認真掌握每次實驗所用儀器儀表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚儀表的型號規(guī)格和精度等級等。（2）儀器儀表與實驗線路板（或設備）的位置應合理布置，以方便實驗操作和測量。（3）儀器儀表上的旋鈕有起止位置，旋轉時用力要適度，到頭時嚴禁強制用力旋轉，以免損壞旋鈕內部的軸及其連接部分，影響實驗進行。（4）測試前應根據(jù)估算的物理量數(shù)值先選

5、擇好儀表的量限，然后將儀表接入線路測試點。對于指示儀表，應清楚所選量限的刻度數(shù)值；被測量值通常應處在儀表上量限的一半以上，順指針方向讀數(shù)，以減少讀數(shù)誤差。（5）實驗用儀表一般應在實驗線路穩(wěn)定運行后接入線路測試，并同時觀察指示情況，如超過量限應立即斷開連接。（6）所選用儀表的內阻與被測元件或電路的電阻的配合要恰當，測試方法要合適，以減少測試誤差。5對實驗中異常現(xiàn)象的處理在實驗過程中，如發(fā)現(xiàn)異?；鸹ā惵?、異味、冒煙、過熱等現(xiàn)象，應立刻斷開電源開關，保持現(xiàn)場，并請指導教師一起檢查原因。6實驗結束整理（1）實驗完成后，應將實驗記錄交指導教師檢查認可后，方可拆線。（2）實驗結束后，應先斷開電源開關，然

6、后才能拆線。（3）將實驗桌上的儀器儀表和實驗線路板擺放整齊，將連接導線歸攏整齊并放入實驗桌抽屜內。二、 自動檢測技術實驗報告書寫要點實驗報告是實驗的總結，它應用理論對實驗數(shù)據(jù)、實驗波形和實驗現(xiàn)象加以分析，從中得出有價值的結論。每個學生都應在實驗完成后及時寫出分析中肯、結論簡潔、字跡工整的實驗報告。這不僅能深化理論學習的內容，而且能培養(yǎng)正確總結實驗工作和進行科學實驗的能力。檢測與轉換技術實驗報告書寫要點如下：（1） 題目、系別、班級、實驗人（姓名、學號）、同組人、日期。（2） 實驗目的。（3） 實驗原理。（4） 實驗設備。要清楚記錄測量儀器儀表的名稱、型號規(guī)格、精度等級、量限，所使用設備的型號規(guī)

7、格和主要參數(shù)。（5） 實驗步驟。要詳細明確（6） 實驗記錄及處理。 要根據(jù)實驗要求清楚記錄數(shù)據(jù)。 將原始記錄整理為便于分析的形式，如數(shù)據(jù)換算、表格、曲線等；（7） 結果分析 應用實驗數(shù)據(jù)、實驗波形和實驗現(xiàn)象，分析實驗線路或元器件的物理特性、實現(xiàn)功能、技術指標。分析電路的性質、定理、規(guī)律，或分析實驗中的新發(fā)現(xiàn)，指出它的趨勢和研究的方向等； 根據(jù)實驗目的，結合實驗數(shù)據(jù)，對實驗分析進行概括或指出實驗題目的研究方向。但不要拘泥于所提出的實驗項目和目的。實驗一電阻應變片性能測試及應用一、實驗目的：1 觀察了解應變片的結構及粘貼方式。2 測試應變梁變形的應變輸出，比較各橋路間的輸出關系。二、實驗原理：應變

8、片是最常用的測力傳感元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，當測件受力發(fā)生形變，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量電路，轉換成電信號輸出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對變化率分別為R1R1、R2R2、R3R3、R4R4，當使用一個應變片時，；當二個應變片組成差動狀態(tài)工作，則有；用四個應變片組成二個差動對工作，且R1R2R3R4R，。由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。三、實驗設備：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、砝碼（每

9、只約20g）、實驗裝置9000型（數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源）、萬用表(自備)。四、實驗步驟： （一） 金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗1、觀察應變片。根據(jù)圖1,應變式傳感器已裝于應變傳感器模板上。傳感器中各應變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標志端。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進行測量判別，R1=R2=R3=R4=350，加熱絲阻值約為50左右。圖1 應變式傳感器安裝示意圖 2、實驗模板放大電路調零，方法為:接入模板電源±15V(從主控箱引入)，檢查無誤后，合上主控箱電源開關，將實驗模板增益調節(jié)電位器Rw3順時針調節(jié)到大致中間位置，將差放的正、負

10、輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連，調節(jié)實驗模板上調零電位器RW4，使數(shù)顯表顯示為零(數(shù)顯表的切換開關打到2V檔)，完畢關閉主控箱電源。 3、參考圖2接入傳感器，將應變式傳感器的其中一個應變片R1(即模板左上方的R1)接入電橋作為一個橋臂，它與R5、R6、R7接成直流電橋(R5、R6、R7在模塊內已連接好)，接好電橋調零電位器Rw1，接上橋路電源±4V(從主控箱引入)，檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關，先粗調節(jié)Rw1，再細調RW4使數(shù)顯表顯示為零。圖2 應變式傳感器單臂電橋實驗接線圖 4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應的

11、數(shù)顯表數(shù)值，記下實驗結果填入表1。表1 單臂測量時，輸出電壓與負載重量的關系： 5、根據(jù)表1計算系統(tǒng)靈敏度S：S=V/W(V為輸出電壓平均變化量；W重量變化量)，計算非線性誤差：f1=m/yF·S×100%，式中m為輸出電壓值(多次測量時為平均值)與擬合直線的最大電壓偏差量：yF·S為滿量程時電壓輸出平均值。 （二）金屬箔式應變片半橋性能實驗1、保持實驗（一）的各旋鈕位置不變。 2、根據(jù)圖1-3接線，R1、R2為實驗模板左上方的應變片，注意R2應和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反(一片受拉、一片受壓)的電阻應變片。接入橋路電源±

12、;4V，先粗調Rw1，再細調Rw4，使數(shù)顯表指示為零。注意保持增益不變。圖3 應變式傳感器半橋實驗接線圖 3、同實驗（一）4步驟，將實驗數(shù)據(jù)記入表2，計算靈敏度S=V/W，非線性誤差f2。若實驗時數(shù)值變化很小或不變化，說明R2與R1為受力狀態(tài)相同的兩片應變片，應更換其中一片應變片。表2 半橋測量時，輸出電壓與負載重量的關系（三）金屬箔式應變片全橋性能實驗1、保持實驗（二）的各旋鈕位置不變。2、根據(jù)圖4接線，將R1、R2、R3、R4應變片接成全橋，注意受力狀態(tài)不要接錯調節(jié)零位旋鈕Rw1，并細調Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實驗結果填入表3；進行靈敏度和非線性誤差計算。圖4

13、 應變式傳感器全橋實驗接線圖表3 全橋測量時,輸出電壓與負載重量的關系根據(jù)實驗（一）、（二）、（三）所得的單臂、半橋和全橋輸出時的靈敏度和非線性誤差，從理論上進行分析比較，闡述理由五、注意事項： 1實驗前應檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。 2接插線插入插孔時輕輕地做一小角度的轉動，以保證接觸良好，拔出時也輕輕地轉動一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。 3實驗（一）、（二）、（三）中的放大器增益必須相同。六、思考題：1 簡述電阻應變式壓力傳感器的工作原理2 單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片應選用：(1)正(受拉)應變片(2)負(受壓)

14、應變片(3)正、負應變片均可以。3 半橋側量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片在接入電橋時，應放在：(1)對邊？(2)鄰邊的位置？4 全橋測量中，當兩組對邊(R1、R3)電阻值相同時，即R1= R3, R2= R4,而R1R2時，是否可以組成全橋：(1)可以,(2)不可以。 實驗二 差動電容傳感器的應用一、實驗目的：1. 了解電容式傳感器的結構。2. 了解電容式傳感器的靜態(tài)測量原理與方法。3. 了解電容式傳感器的動態(tài)測量原理與方法。（選做）二、基本原理：利用平板電容C=A/d的關系,在、A、d中三個參數(shù)中，保持二個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，就可使電容的容量(C)發(fā)生變化，通過相應的測量電路，

15、將電容的變化量轉換成相應的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實驗采用第種電容傳感器,是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。另：利用電容式傳感器動態(tài)響應好，靈敏度高等特點，可進行動態(tài)位移測量。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗模板（移相/相敏檢波/濾波模板、低通濾波模板）、測微頭、雙線示波器（選用），測量控制儀9000型（數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源）。 四、實驗步驟： 1、靜態(tài)測量（1） 按圖1將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上。圖1 電容式傳感器安裝示意圖（2） 將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗模板，實驗線路見

16、圖2。圖2 電容式傳感器實驗接線圖（3） 將電容傳感器實驗模板的輸出端V01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調節(jié)到中間位置。（4） 接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔記下輸出電壓值(V)，填入表1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復實驗過程。表1電容式傳感器位移與輸出電壓的關系（5） 根據(jù)表1數(shù)據(jù)計算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤差來源。（6） 本實驗采用的是差動變面積式電容傳感器，根據(jù)下面提供的電容傳感器尺寸，計算在移動時的電容變化

17、量(c)。傳感器外圓筒半徑R=8mm，內圓筒半徑r=，當活動桿處于中間位置時，外圓與內圓覆蓋部分長度L=16mm。 2、動態(tài)測量(選做)（1） 按圖3-5安裝傳感器，并按圖4-1接線。實驗模板輸出端V01接低通濾波器輸入端、低通濾波器輸出端。接示波器一個通道（示波器軸為20ms/div、Y軸示輸出大小而變）。調節(jié)傳感器連接支架高度，使01輸出在零點附近。（2） 將低頻信號接入振動源，振動頻率選612Hz之間，幅度旋鈕置最小。（3） 將±15V電源接到實驗模板上，調節(jié)低頻振蕩器的頻率與幅度旋鈕使振動臺振動幅度適中，注意觀察示波器上顯示的波形。（4） 保持低頻振蕩器幅度旋鈕不變，改變振動

18、頻率，從示波器上讀出傳感器實驗模板輸出電壓01峰峰值。（5） 作出幅頻特性曲線，考慮一下這條曲線是傳感器的特性還是振動梁的特性? 五、注意事項 1實驗前應檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。 2接插線插入插孔時輕輕地做一小角度的轉動，以保證接觸良好，拔出時也輕輕地轉動一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。3實驗前觀察系統(tǒng)的對稱性：將傳感器的可動電極放到最左端和最右端，觀察其輸出電壓。如果不對稱，則調節(jié)調零螺母，使其對稱，讓傳感器工作于最大線性范圍。六、思考題：試設計一個利用的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設計中應考慮哪些因素？

19、為了進一步提高電容傳器的靈敏度，本實驗用的傳感器可作何改進？實驗三 差動變壓器的應用 一、實驗目的：了解差動變壓器測量振動的方法。 二、基本原理：與測量位移的原理相同。 三、需用器件與單元：音頻振蕩器、低頻振蕩器、差動變壓器實驗模板、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、示波器、直流穩(wěn)壓電源，振動源(2000型)或振動測量控制儀（9000型）。 四、實驗步驟： 1、將差動變壓器按圖3-5安裝在振動臺上，并用手按壓振動臺，不能使差動變壓器的活動桿有卡死的現(xiàn)象，否則必須調整安裝位置。 2、按圖3-6接線，并按以下步驟操作：(1)檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關，用示波器觀察音頻振蕩器Lv端的Vp-

20、p值，調整音頻振蕩器幅度旋鈕使Vp-p=4V,頻率調整在5KHz。(2)用示波器觀察相敏檢波器的輸出，調整傳感器連接支架高度，使示波器顯示的波形幅值為最小。(3)仔細調節(jié)Rw1和Rw2使示波器(相敏檢波輸出)顯示的波形幅值更小，基本為零。(4)用手按住振動平臺(讓傳感器產(chǎn)生一個大位移)仔細調節(jié)移相器和相敏檢波器的旋鈕，使示波器顯示的波形為一個接近全波的整流波形。(5)松手后，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點的直線(否則再調節(jié)Rw1和Rw2)。將低頻振蕩器信號接入振動源的輸入端，調節(jié)振動幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動平臺振動較為明顯，用示波器觀察放大器、相敏檢波器及低通濾波器的輸出端波形。3、保持低頻振

21、蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（3Hz20Hz），用示波器觀察低通濾波器的輸出，讀出峰-峰電壓值，記下實驗數(shù)據(jù)，填入表（3-3)。 表3-3F(Hz)Vp-p(V) 4、根據(jù)實驗結果作出振動梁的幅頻特性曲線，指出梁的自振頻率范圍值，并與實驗九用應變片測出的結果相比較。 5、保持低頻振蕩器頻率不變，改變振蕩幅度，可得到梁的振動振幅值大小。 注意事項：低頻激振電壓幅值不要過大，以免梁在自振頻率附近振幅過大。 五、思考題： 1、利用差動變壓器測量振動，在應用上有些什么限制？ 2、如需確定梁的振動位移量（y），還要增加哪一項實驗？參考圖3-6，接入數(shù)顯電壓表，完成該項實驗。 3、用差動變壓器測量較高頻率

22、的振幅，例如1KHz的振動幅度，可以嗎？差動變壓器測量頻率的上限受到什么影響？實驗四 交流激勵時霍爾式位移傳感器特性實驗一、實驗目的：了解交流激勵時霍爾式位移傳感器的特性。 二、基本原理：交流激勵與直流激勵時的霍爾式位移傳感器的基本工作原理相同，不同之處是測量電路。 三、需用器件與單元：在實驗十六基礎上增加相敏檢波/移相/濾波模板、雙線示波器。 四、實驗步驟： 1、傳感器安裝同實驗十六，實驗模板連線見圖5-3，平衡網(wǎng)絡C1、R1與霍爾傳感器輸出端之間的聯(lián)線可暫時不接。2、調節(jié)音頻振蕩器頻率和幅度旋扭，從LV輸出端用示波器測量，使輸出信號頻率為1KHZ、Vp-p值達4V并接入電路中。（注意：激勵

23、電壓必須從音頻LV端輸出，電壓過大會燒壞霍爾元件）。 3、先用示波器觀察放大器的輸出端信號，移動測微頭使霍爾傳感器處于磁鋼中點，即示波器指示值最小，接入平衡網(wǎng)絡C1、R1與霍爾傳感器輸出之間的聯(lián)線，調節(jié)電位器RW1、RW2使示波器顯示值更小。 4、調節(jié)測微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個較大位移，用示波器觀察相敏檢波器輸出波形，調節(jié)移相電位器和相敏檢波器電位器，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示-相對值（數(shù)顯表置2V檔）。 5、調節(jié)測微頭使霍爾傳感器回到磁鋼中點，微調RW1、RW2與移相/相敏檢波器中的RW，使數(shù)顯表顯示為零，然后旋動測微頭記下每轉動或時電壓表的讀數(shù)，并填入表5-2。5-2：交流激勵

24、時輸出電壓和位移的關系X(mm)V(mv) 6、根據(jù)表5-2作出V-X曲線，計算靈敏度S和非線性誤差。 五、思考題： 利用霍爾元件測量位移和振動時，使用上有何限制？實驗五 霍爾位移傳感器振動測量實驗* 請參考實驗三，將差動變壓器換成霍爾傳感器，根據(jù)實驗三，動手組織。實驗六 熱電偶測溫性能實驗(請先仔細閱讀P39溫控儀表操作說明） 一、實驗目的：了解熱電偶測量溫度的原理與特性。 二、基本原理：將兩種不同的金屬絲組成回路，如果二種金屬絲的兩個接點有溫度差，在回路內就會產(chǎn)生熱電勢，這就是熱電效應，熱電偶就是利用這一原理制成的一種溫差測量傳感器，置于被測溫度場的接點稱為工作端，另一接點稱為冷端(也稱自

25、由端)，冷端可以是室溫值也可以是經(jīng)過補償后的0、25的模擬溫度場。 三、需用器件與單元：K型、E型熱電偶、溫度源、溫度控制儀表、溫度控制測量儀（9000型）。 四、實驗步驟： 1、將熱電偶插到溫度源兩個傳感器插孔中任意一個插孔中，（K型、E型已裝在一個護套內），K型熱電偶的自由端接到主控箱面板上溫控部分的Ek端，用它作為標準傳感器，配合溫控儀表用于設定溫度，注意識別引線標記，K型、E型及正極、負極不要接錯（紅+， 黑；藍+，綠）。 2、放大電路調零。將R5、R6端接地，RW2大約置中，打開主控箱電源開關，將V02端與主控箱上數(shù)顯電壓表Vi端相接，調節(jié)Rw3使數(shù)顯表顯示零（電壓表置200mv檔）

26、， (Rw3調零；Rw2調放大倍數(shù)) 3、記錄室溫。打開主控箱上溫儀控開關，設定儀表控制溫度值T=50，將溫度源的兩芯電源線插入主控箱溫控部分的220V輸出插座中。4、將E型熱電偶的自由端接入溫度傳感器實驗模板上標有熱電偶符號的a、b孔上，作為被測傳感器用于實驗，按圖1接線，熱電偶自由端連線中帶紅色套管或紅色斜線的一條為正端,接入“a”點。 5、去掉R5、R6接地線，將a、b端與放大器R5、R6相接，觀察溫控儀指示的溫度值，當溫度穩(wěn)定在50時，記錄下電壓表讀數(shù)值。 6、重新設定溫度值為50+n·t，建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯電壓表指示值與溫控儀指示的溫度值，并填入表1。

27、表1：熱電偶測溫實驗數(shù)據(jù) 6、根據(jù)表1計算非線性誤差，靈敏度S。 7、將E型熱電偶的自由端連線從實驗模板上拆去并接到數(shù)顯電壓表的輸入端（Vi）直接讀取熱電勢值（電壓表置200mv檔），重復上述過程，根據(jù)E型熱電偶分度表查出溫度值（加熱源與室溫之間的溫差值）。 8、計算出加熱源的溫度，并與溫控儀的顯示值進行比較，試分析誤差來源。 五、思考題： 1、熱電偶測量的是溫差值還是攝氏溫度值？實驗七 熱電阻測溫特性實驗（請先仔細閱讀P39溫控儀表操作說明） 一、實驗目的：了解熱電阻的測溫原理與特性。 二、基本原理：熱電阻用于測溫時利用了導體電阻率隨溫度變化這一特性，對于熱電阻要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定

28、性好、電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關系。常用的有鉑電阻和銅電阻，熱電阻Rt與溫度t的關系為： Rt=R0(1+At+Bt2)本實驗采用的是Pt100鉑電阻，它的R0=100×10-2/×10-7/2，鉑電阻采用三線連接法，其中一端接二根引線主要為了消除引線電阻對測量的影響。 三、需用器件與單元：加熱源、K型熱電偶、Pt100鉑熱電阻、溫度控制儀、溫度傳感器實驗模板。 四、實驗步驟： 1、參照圖1接線，拆去E型熱電偶與R5、R6之間的聯(lián)線。圖1 熱電阻測溫實驗接線圖 2、將Pt100鉑電阻的三根線分別接入溫度實驗模板上“Rt”輸入端的a、b點，用萬用表歐姆檔測量Pt10

29、0三根線，其中短接的二根線接b點，另一端接a點（）。這樣Pt100與R3、R1、Rw1、R4組成一直流電橋，它是一種單臂電橋。Rw1中心活動點與R6相接，Pt100的b點接R5。 3、加上±15V模塊電源，將R5、R6端同時接地，接上電壓表（2V檔），調節(jié)Rw3使V02=0。 4、在“Rt”端點a與地之間加+2V或+4V直流電源，去掉R5、R6接地線并分別將“Rt”b中心點及Rw1相聯(lián)，調節(jié)Rw1使電橋平衡，即橋路輸出端b和中心活動點之間在室溫下輸出電壓為零。（Rw1：電橋調零） 5、將Pt100插入溫度源的另一傳感器插孔中，設定溫控儀溫度值為50，記錄下電壓表讀數(shù)，重新設定溫度值為

30、50+n·t，建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表指示的電壓值與溫度表指示的溫度值，并將結果填入下表1。 表1 熱電阻測溫實驗數(shù)據(jù) 6、根據(jù)表1，計算其非線性誤差及靈敏度S。 注：這個測溫實驗中數(shù)顯電壓表指示的是室溫與溫度源的溫差值所對應的實驗模塊輸出電壓值，因為根據(jù)上述第步已將室溫值顯示為零。熱電阻測溫與熱電偶測溫有什么不同？ 如果要使電壓表顯示加熱器的攝氏溫度值，上述實驗電路該如何調整？需要補償器嗎？實驗八 集成溫度傳感器溫度特性實驗 一、實驗目的：了解常用的集成溫度傳感器基本原理、性能與應用。二、基本原理：集成溫度傳感器是將溫敏晶體管與相應的電路集成在同一芯片上，它能直接

31、給出正比于絕對溫度的理想線性輸出信號，一般用于-50+150之間的溫度測量。溫敏晶體管是利用了集電極電流恒定時，晶體管的基極發(fā)射極電壓（Ube）與溫度成線性關系這一原理。集成溫度傳感器有電壓型和電流型二種，電流型集成溫度傳感器在一定溫度下，它相當于一個恒流源，因此它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，具有良好的線性特性。 本實驗采用的是美國NS公司生產(chǎn)的LM35電壓型集成溫度傳感器。它只需要單電源（+4V-+30V）供電，即可實現(xiàn)溫度到電壓的線性變換。它使用方便且比電壓型的測量精度更高。使用范圍-50+150，溫度靈敏度：+10mV/。 三、需用器件與單元：K型熱電偶、溫度控制單元、集成

32、溫度傳感器、溫度傳感器實驗模板。LM35 四、實驗步驟： 1、將熱電偶插入加熱源的一個傳感器安裝孔中，把其中型熱電偶的自由端插入主控箱面板上的熱電偶E插孔中作為標準傳感器，與溫控表一起用于控制溫度，紅線為正極，熱電偶護套中已安置了二支熱電偶，型和E型，請注意標號。 2、將集成溫度傳感器插入加熱源的另一個插孔中，尾部紅色線為正端，接入實驗模板上的a端，見圖11-3，藍色端插入b點上，黑色端接入地。a端接直流電源6V，b端與電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔。 3、合上電源開關和加熱源開關，記下室溫時的電壓表數(shù)值（VR）,它大致符合這一關系：VR=室溫×100mV/（受R2及傳感器本身精

33、度的限制，有一定的誤差）,設定溫度控制值為50，當溫度在50時開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設定溫度值為50+nt,建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表指示的電壓值與溫控儀指示的溫度值并記入表11-3。 表11-3 4、由表11-1數(shù)據(jù)，作出TV曲線，計算在此范圍內集成溫度傳感器的非線性誤差。 五、思考題：大家知道在一定的電流模式下二極管PN結的正向電壓與溫度之間具有一定的線性關系，你若有興趣可以利用普通二極管在50-100之間，實驗它的PN結電壓溫度特性，然后與集成溫度傳感器的特性進行比較。實驗九 熱電偶冷端溫度補償實驗（請先仔細閱讀P39溫控儀表操作說明） 一、實驗目的：了解熱電偶冷（自由

34、）端溫度補償?shù)脑砼c方法。 二、基本原理：熱電偶是一種溫差測量傳感器。為直接反映溫度場的攝氏溫度值，需對其自由端進行溫度補償。熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校罕?、恒溫槽法、自動補償法、電橋法，常用的是電橋法(圖11-2)，它是在熱電偶和測溫儀表之間接入一個直流電橋，稱冷端溫度補償器，補償器電橋在0時達到平衡(亦有20平衡)。當熱電偶自由端(a、b)溫度升高時(>0)熱電偶回路的電勢Uab下降，由于補償器中PN結呈負溫度系數(shù)，其正向壓降隨溫度升高而下降，促使Uab上升，其值正好補償熱電偶因自由端溫度升高而降低的電勢，達到補償目的。 三、需用器件與單元：溫度傳感器實驗模板、熱電偶、冷端溫度補

35、償器、直流±15V、外接+5V電源適配器。 四、實驗步驟： 1、按實驗三十五、步操作。 2、將冷端溫度補償器(0)上的熱電偶(E型)插入溫度源另一插孔中，在補償器、端加上補償器電源+5V（用外接適配器），將冷端補償器的、端接入數(shù)字電壓表，重復50+n·t的加溫過程，記錄下數(shù)顯表上的數(shù)據(jù)。 3、將上述數(shù)據(jù)與實驗三十五中的結果進行比較，分析補償前后的兩組數(shù)據(jù)，參照E型熱電偶分度表，計算因補償后使自由端溫度下降而產(chǎn)生的溫差值。 五、思考題： 上述的溫差值代表什么含義？實驗十 光電轉速傳感器的轉速測量實驗 一、實驗目的：了解光電轉速傳感器測量轉速的原理及方法。 二、基本原理：光電式

36、轉速傳感器有反射型和對射型二種，本實驗采用反射型。傳感器內部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光在轉盤上反射后由光電管接受轉換成電信號，由于轉盤上有黑白相間的12個反射點，轉動時將獲得相應的反射脈沖數(shù)，將該脈沖數(shù)接入轉速表即可得到轉速值。 三、需用器件與單元：光電轉速傳感器、5V直流電源、可調直流電源、轉動源（2000型）或轉動測量控制儀（9000型）、數(shù)顯轉速頻率表。 四、實驗步驟：1、光電轉速傳感器安裝如圖1所示，在傳感器支架裝上光電轉速傳感器，調節(jié)高度，使傳感器離轉盤表面2-3mm，并對準反射點，將傳感器引線分別插入主控臺上相應插孔，其中棕色接直流電源+5V、黑色接地端、蘭色接主控箱fin

37、端。轉速頻率表置“轉速”檔。圖1館 2、將主控箱轉速調節(jié)+2V-+24V電壓接到轉動源+2V+24V插孔上（2000型）。3、合上主控箱電源開關使電機轉動，并從轉速頻率表上觀察電機轉速情況。如轉速顯示不穩(wěn)定，需調節(jié)傳感器的安裝高度。4、分別取1個反射點，4個反射點，12個反射點，用示波器件觀察輸出波形，并記錄相應的頻率。記錄轉速頻率表上的數(shù)值。5、根據(jù)示波器的頻率計算轉速，并與轉速頻率表上的數(shù)值進行比較，分析比較不同反射點測量的數(shù)據(jù)的差別 五、思考題： 已進行的轉速實驗中用了多種傳感器測量，試分析比較一下在本儀器上哪種方法最簡單、方便。 分析一下各種傳感器的使用場合有什么不同？實驗十一 PSD

38、位置傳感器位置測量實驗 PSD位置傳感器是光電檢測器件，利用PSD的光電流可測量入射到其感光區(qū)域的光斑能量中心位置(一維)，時間響應快，可應用于多種測量場合。本PSD位置傳感器采用了模似電路的位置處理，利用傳感器兩極輸出的電流，經(jīng)運算放大器電流電壓變換，加減運算，(有條件還可利用模似除法器)，其輸出電壓取決于光斑能量中心位置。一、PSD位置傳感器特征和參數(shù)： 1、直流供電：±15V 2、PSD傳感器參考電壓：1.0V(系統(tǒng)自帶)。 3、半導體激光電源：2.6V(系統(tǒng)自帶)。 4、分辨率：根據(jù)調節(jié)輸出增益有不同的分辨，典型輸出幅度為2.0V時，分辨率為70mv/左右。 5、滿程線性度：

39、5%(PSD傳感器兩端線性度比較差)。s 7、輸出電壓穩(wěn)定度：0.03V/60sec；輸出電壓最大幅度±：8V（需調整）。 8、中心位置偏差：<，且中心位置偏差補償可調。 9、線性度小于1%的有效距離為：±1mm±2mm。 10、光斑能量中心位置與光電流關系：L(12-11)/( 12+11)。二、PSD位置傳感器系統(tǒng)組成：見圖12 1、PSD傳感器。 2、電子處理模塊：I/V轉換 加減電路 除法器* 放大器(增益，調零) 3、半導體激光器。 4、機械調節(jié)支架(調節(jié)PSD傳感器與激光光斑位置)。 5、振動梁 注：“*”電路為調試中可增減部分。三、PSD傳感器

40、位置測試實驗： (1)將測微頭與梁邊上的磁鐵吸合，調節(jié)測微頭來調整激光光源的上下位置。使光斑大約在PSD傳感器的中心點上。 (2)旋轉測微頭使光斑能在PSD傳感器有效面上移動。 (3)接入±15V電源，將PSD信號輸出端V0與數(shù)字電壓表Vi相聯(lián)，電壓表置2V檔。 (4)調節(jié)測微頭，使電壓表指示為零。往上旋轉測微頭，每隔或讀一次電壓表數(shù)值，并記入下表。 讀一次電壓表數(shù)值并填入上表。 (6)作出XV曲線，計算系統(tǒng)靈敏度及分析誤差的來源。 注：因PSD為高靈敏器件，系統(tǒng)的機械誤差及測微頭的誤差都將對測試精度產(chǎn)生較大影響。 四、思考題： 測量物體的位置與位移，其概念有什么不同？ 本實驗可以測

41、微振動嗎？實驗十二 光柵傳感器莫爾條紋與柵距關系實驗 一、光柵傳感器原理 光柵傳感器是由標尺光柵和指示光柵組成的。光柵在本質上是指在光學玻璃上平行均勻地刻出的直線條紋。在標尺光柵和指示光柵上，它們的線紋密度一樣，一般為10100線/毫米，標尺光柵是一個固定的長條光柵，指示光柵是一個可以在標尺光柵上移動的短形光柵，它們結構如圖1-1所示。 把指示光柵平行放在標尺光柵上面，再使它們線紋之間形成一個很小的夾角，在光線照過光柵時，在指示光柵上就會產(chǎn)生若干條粗的明暗條紋，這稱莫爾條紋。當指示光柵和標尺光柵相對作左右移動時，莫爾條紋也作相應的移動。 二、演示裝置說明 本裝置的光柵數(shù)為50線，所以柵距為1&

42、#247;50=,也就是說，當莫爾條紋形成時，可觀察到的粗暗條紋間距應為(或粗明條紋間距)。注意的是莫爾條紋由最暗條紋到最明條紋是逐漸遞變的，再由明條紋到暗條紋也是逐漸遞變的。 本裝置使用外供電源為直流5V，對于圓孔插頭，圓心（對應紅線）為正極，外殼（對應蘭線）為負極。實驗時 點亮傳感器裝置內的發(fā)光二極管，逆時針(或順時針)旋轉千分卡，透過指示光柵得四小片區(qū)域，可看見明暗相間的莫爾條紋移動。為了便于觀察，以指示光柵的四小片區(qū)域中的其中之一扇區(qū)作為瞄準區(qū)域，采用單眼觀察，距離觀察窗3050cm，保持觀察姿勢不動，很緩慢地旋轉千分卡，當莫爾條紋通過被觀察的扇區(qū)時，其亮度將逐漸由最明漸變到最暗，再由

43、最暗漸變到最明，如此循環(huán)。當觀察到扇區(qū)由第一次最暗漸變到第二次最暗時，即相當于傳感器裝置位移了一個周期，相當于一個柵距，由于旋轉的千分卡每一細格為，所以，每觀察到莫爾條紋移動一個柵距（一個條紋周期），千分卡即旋轉了兩個細格2×0.01=。 注意旋轉千分卡時，手勢應很緩慢，觀察莫爾條紋移動采用單眼觀察。實驗十三 光柵傳感器莫爾條紋的細分、計數(shù)實驗 一、光柵傳感器原理 光柵是由標尺光柵和指示光柵組成的。光柵在本質上是指在光學玻璃上平行均勻地刻出的直線條紋。在標尺光柵和指示光柵上，它們的線紋密度一樣，一般為10100線/毫米，標尺光柵是一個固定的長條光柵，指示光柵是一個可以在標尺光柵上移動

44、的短形光柵，它們結構如圖1-1所示。 把指示光柵平行放在標尺光柵上面，再使它們線紋之間形成一個很小的夾角，在光線照過光柵時，在指示光柵上就會產(chǎn)生若干條粗的明暗條紋，這稱莫爾條紋。當指示光柵和標尺光柵相對作左右移動時，莫爾條紋也作上、下移動，也就是說，莫爾條紋的移動方向和光柵移動方向是接近垂直的，如圖1-2所示。如果莫爾條紋的寬度是W，并按W/4處分別按置兩個光敏三極管，隨著指示光柵左右移動，莫爾條紋的上下移動，在光敏三極管中就感應出和光線亮度相應的電流。很容易理解，在莫爾條紋移動時，在光敏三極管產(chǎn)生的電流呈正弦波形狀，光線暗時電流小，光線亮時電流大。由于二個光敏管所處的位置關系，二個光敏三極管

45、的電流在相位上相差90°。 在光柵中，指示光柵移動一個柵距時，則在其上的莫爾條紋移動一個寬度W，而光柵柵距很小，十分之一毫米到百分之一毫米，但莫爾條紋的寬度是厘米級的。很明顯光柵對移是有放大作用的。利用光敏三極管對莫爾條紋的檢測就可以檢測出指示光柵和標尺光柵的相對位置，也就是它們的位移位置，在指示光柵上，以四分之一的莫爾紋寬度為距離安置的兩個光敏三極管Ta，Ta所檢出的電流信號如圖1-3所示。在圖中La的檢測電流，而VA則是由比較器放大之所得的，對應開關電壓：Ib是光敏管Tb的檢測電流，VB則是放大所得的對應開關電壓，在圖1-2中，當指示光柵向左移動時，莫爾條紋向上移動，形成了圖1-

46、3(a)中的電流電壓波形，當指示光柵向左移動時，莫爾條紋向下移動時，則形成了圖1-3(b)電流電壓波形。 在圖1-3(a)的VAVB波形說明，當指示光柵左移時，VAVB的電平邏輯為0001111000，圖1-3(b)的VAVB的波形說明，當指示光柵右移時，VAVB的電平邏輯為0001110100，反之，從電平邏輯的變化情況，也可以判別出指示光柵移動方向。 二、細分計數(shù)板說明 根據(jù)前面講述的光柵莫爾條紋的形成特點可重得出：指示光柵每移動一個柵距，則會使莫爾條紋移動一個紋距，而一個移距會在光敏三極管中產(chǎn)生一個周期的正弦波。對于50線光柵，每移動1/50mm的距離，則產(chǎn)生一個正弦波輸出，對于已制成的

47、光柵傳感器，其上已把正弦波通過比較器整形成方波輸出，所以在計數(shù)板上，當移動光柵傳感器時，測試點TP1(A端)、TP2(B端)的輸出波形是一相位差90°的方波。見圖2-1。為了提高計數(shù)分頻率，通常對光柵傳感器輸出方波進行四倍頻細分，對于移動一個柵距而形成TPl、TP2方波，在一個周期內，其信號輻值變化為：1110000111，或1011010010，即每一周期有4個電平變化，利用D觸發(fā)器可獲得4個邊緣脈沖信號，若計數(shù)器是對這樣的邊緣脈沖計數(shù)，則將使光柵計數(shù)分辨率（精度)提高4倍。 例如：采用50線光柵傳感器，再經(jīng)過4倍頻電路后，計數(shù)分辨率將變成： 1/50x14=1200=5m 對于本

48、計數(shù)板，就是針對50線光柵的4倍頻后而計數(shù)顯示的，所以顯示辨率將是（5m）。 觀察測試點TP3(C端)、TP4(D端)，將看到4倍頻后的邊緣脈沖(計數(shù)脈沖)輸出，當光柵左移時，是TP3有輸出，當光柵右移時，是TP4有輸出。 本板設有一清零鍵，按此鍵可將當前顯示值清為0000狀態(tài)。實驗十四 光纖壓力傳感器實驗一、實驗目的：了解光纖壓力傳感器的原理結構、性能。二、實驗原理：利用光纖的導光作用，將壓力傳感器轉換出來的光信號傳輸?shù)綔y量裝置的光敏元件上，轉換成電信號，實現(xiàn)測量。光纖壓力傳感器的突出特點是電和磁絕緣性好、傳輸信息量大、傳輸損耗小、便于遠距離監(jiān)測。三、需用器件與單元：直流穩(wěn)壓電源、電壓表、單

49、眼光纖、光纖壓力模塊、氣壓源、硬管。四、實驗步驟：1、用透明硬管將氣壓源與光纖壓力模塊連接好。在模塊上插好單眼光纖。2、接好光纖壓力模塊電源，將輸出接入電壓表，調節(jié)增益至最大，調節(jié)調零旋鈕使電壓表顯示為“0”V。3、打開氣壓源電源，通過調節(jié)流量計改變壓力，使壓力表在8Kp，每上升2Kp分別將電壓表讀數(shù)填入下表。氣壓（Kp）81012141618電壓（V）4、做出壓力電壓曲線5、計算靈敏度和非線性誤差。實驗十五 自動檢測技術設計性實驗實驗名稱：振動測量實驗所屬課程：自動檢測技術實驗類型：設計性實驗實驗類別：基礎 專業(yè)基礎 專業(yè)實驗學時：課內2學時、課外2學時一、 實驗目的1學會選擇振動測量傳感器

50、，確定振動測量實驗方案。2.設計振動測量電路，在實驗裝置上搭建振動測量實驗電路。二、預習與參考1） 復習霍爾式傳感器、差動傳感器的結構，掌握其工作原理；2）預習傳感器實驗裝置配套實驗指導書中差動變壓器特性及振動測量、霍爾傳感器的應用實驗。2.參考資料：1）自動檢測技術相關教材；2）傳感器實驗裝置配套實驗指導書。三、設計指標 振動頻率為1-20Hz，振動范圍為5-10mm，在示波器和測試裝置上顯示所測振動值。四、實驗要求（設計要求）1. 設計一個振動測量的系統(tǒng)，畫出測量原理框圖。（課外）2. 參照實驗裝置使用說明，設計振動測量系統(tǒng)各組成單元，畫出測量單元接線圖和電路圖。（課外）3. 測量單元接線

51、圖經(jīng)實驗老師檢查合格后，方可在實驗設備上接線實驗。4. 改變振動頻率和幅值，在數(shù)顯表和示波器上觀察測量值的變化并記錄數(shù)據(jù)和波形。五、實驗（設計）儀器設備和材料清單 CSY2000SET9000實驗裝置、導線、示波器六、實驗設計及實施的指導1.在所學的霍爾傳感器、差動變壓器等傳感器中選擇合適的傳感器，設計實驗原理圖。2設計傳感器及振動源、信號處理電路，信號處理電路主要包括放大電路、濾波電路、相敏檢波電路。3.根據(jù)所設計的信號處理電路，在傳感器實驗裝置上選擇合適信號處理模塊，搭建信號檢測及信號處理電路。4.將系統(tǒng)接交流激勵，調節(jié)測量電路，使低通濾波器輸出電壓正負對稱。5.保持適當?shù)皖l振幅，用示波器觀察輸出波形。進一步提高低頻振幅，當波形出現(xiàn)頂部削頂時，說明輸出進入飽和狀態(tài)，已不再隨振動量的增加而線性增加。6.保持適當振幅，用示波器觀察差動放大器和低通濾波器