測(cè)試技術(shù)與傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 測(cè)試技術(shù)與傳感器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 任課老師： 年月日實(shí)驗(yàn)一：靜壓力傳感器標(biāo)定系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)原理：壓力傳感器輸入輸出之間的工作特性，總是存在著非線性、滯后和不重復(fù)性，對(duì)于線性傳感器（如壓力傳感器）而言，就希望找出一條直線使它落在傳感器每次測(cè)量時(shí)實(shí)際呈現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)，并相對(duì)各條曲線上的最大偏離值與該直線的偏差為最小，來(lái)作為標(biāo)定工作直線。標(biāo)定工作線可以用直線方程表示。對(duì)壓力傳感器進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立壓力傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系，得到實(shí)際工作曲線，然后，找出一條直線使它落在實(shí)際工作曲線內(nèi)，由于方程中的和是傳感器經(jīng)測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此一般采用平均斜率法或最小二

2、乘法求取擬合直線。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)最小二乘法求取擬合直線，并通過(guò)標(biāo)定曲線得到其精度。即常用靜態(tài)特性：工作特性直線、滿量程輸出、非線性度、遲滯誤差和重復(fù)性。二、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：1) 調(diào)節(jié)活塞式壓力計(jì)底座四個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，使整個(gè)活塞式壓力計(jì)呈水平狀態(tài)如圖6所示；2) 松開(kāi)活塞筒縮緊手柄，將活塞系統(tǒng)從前方繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使飛輪在水平轉(zhuǎn)軸上方且活塞在垂直位置鎖緊，調(diào)整活塞系統(tǒng)底座下部滾花螺母，使活塞筒上的水平儀氣泡居于中間位置，如圖6，并緊固調(diào)水平處的滾花螺母；圖6 調(diào)節(jié)好，已水平3) 被標(biāo)定三個(gè)壓力傳感器接在截止閥上（參見(jiàn)下圖7），打開(kāi)截止閥、進(jìn)氣調(diào)速閥、進(jìn)油閥，關(guān)閉進(jìn)氣閥和排氣閥，將微調(diào)器的調(diào)節(jié)閥門旋出15mm左右

3、位置；4) 打開(kāi)空氣壓縮機(jī)，待空氣壓縮機(jī)壓力達(dá)到0.4MPa時(shí)，關(guān)閉壓氣機(jī)。因?yàn)閷?duì)于最大量程為0.25MPa的活塞式壓力計(jì)，壓力必須小于等于0.4MPa。5) 打開(kāi)采集控制柜開(kāi)關(guān)，檢查串口連接情況。雙擊桌面的“壓力傳感器靜態(tài)標(biāo)定”軟件，進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)，如圖7所示。圖7 壓力傳感器標(biāo)定系統(tǒng)6) 新建實(shí)驗(yàn)單擊工具欄“新建”按鈕或者菜單欄“系統(tǒng)”下拉菜單中“新建實(shí)驗(yàn)”，在彈出的對(duì)話框中，輸入學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)和指導(dǎo)老師等信息后，點(diǎn)擊登錄即可開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，如圖8所示。圖8 新建實(shí)驗(yàn)7) 采集周期設(shè)定點(diǎn)擊操作選項(xiàng)中采集周期設(shè)定按鈕，彈出如圖9的對(duì)話框，鍵入2-20之間任意一采集周期值，以2為例，意為每2秒采集一

4、次。本實(shí)驗(yàn)對(duì)每一個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行5次采樣，然后取其平均值。圖9 采樣時(shí)間設(shè)定三、開(kāi)始實(shí)驗(yàn)：1) 在活塞系統(tǒng)上加所測(cè)壓力點(diǎn)砝碼；2) 緩慢打開(kāi)進(jìn)氣閥門，使壓力升至被校壓力點(diǎn)附近，使活塞升起，并順時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪以帶動(dòng)活塞，關(guān)閉進(jìn)氣閥，用微調(diào)器使活塞滾花螺母在工作位置指示線重合；3) 調(diào)至重合以后，點(diǎn)擊菜單欄開(kāi)始按鈕或者操作按鈕下開(kāi)始按鈕，彈出圖10所示的標(biāo)定點(diǎn)確定對(duì)話框，選擇實(shí)驗(yàn)次數(shù)、行程、標(biāo)準(zhǔn)壓力參數(shù)值；實(shí)驗(yàn)次數(shù)共分3輪，每一輪分別包括正、反行程，實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)壓力參數(shù)值分別為0MPa、0.05 MPa、0.10 MPa、0.15 MPa、0.20 MPa、0.25 MPa六個(gè)數(shù)值，通過(guò)活塞式壓力計(jì)

5、的增添砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。選擇好參數(shù)后，點(diǎn)擊確定，可以開(kāi)始該點(diǎn)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。圖10 標(biāo)定點(diǎn)的確定選擇好操作面板上實(shí)驗(yàn)次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)壓力、正反行程后，系統(tǒng)開(kāi)始了采集數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)按鈕，可以看到圖11所表示的數(shù)據(jù)對(duì)話框?？梢灾庇^的看到當(dāng)前實(shí)驗(yàn)信息，包括輪次、行程、標(biāo)準(zhǔn)壓力、壓力傳感器1、壓力傳感器2和壓力傳感器3的當(dāng)前數(shù)據(jù)等。對(duì)每個(gè)壓力點(diǎn)每次采樣5次。完成采集后，彈出如圖12對(duì)話框。觀察數(shù)據(jù)，若確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤的點(diǎn)擊“是”，否則點(diǎn)擊“否”，重新做上一步實(shí)驗(yàn)。圖11 數(shù)據(jù)采集圖12 確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果4) 標(biāo)定不同壓力點(diǎn)時(shí)，在承重桿上加砝碼，重復(fù)調(diào)節(jié)步驟1） 3）即可。四、完成實(shí)驗(yàn)：在完成全部實(shí)驗(yàn)后，點(diǎn)擊“計(jì)算擬合”按鈕，

6、可以得到圖13所示的有關(guān)性能指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的具體值，包括線性度中系數(shù)k和b的值、滿量程、非線性、遲滯和重復(fù)性等。注意：要完成所有壓力點(diǎn)的三次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后才能點(diǎn)擊計(jì)算擬合。圖13 性能指標(biāo)、擬合直線1) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若想查看實(shí)時(shí)曲線，可點(diǎn)擊 “曲線”按鈕，可以得到圖14所示的曲線窗口，其中包括壓力傳感器1、壓力傳感器2、壓力傳感器3的實(shí)時(shí)曲線。圖14 曲線圖2) 若想查看flash動(dòng)畫(huà)，點(diǎn)擊工具欄上的“動(dòng)畫(huà)”按鈕，可以觀看系統(tǒng)的flash動(dòng)畫(huà)圖，如圖15所示。圖15 flash動(dòng)畫(huà)3) 如要查看歷史數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊菜單上的“查詢”按鈕即可。檢索數(shù)據(jù)可分別按時(shí)間、學(xué)號(hào)或?qū)嶒?yàn)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。如下圖16所示。

7、 圖16 數(shù)據(jù)查詢此外，在此頁(yè)面中還可完成如下操作：“數(shù)據(jù)顯示”、“報(bào)表查看”、“導(dǎo)到Excel”、“刪除記錄”、“返回”等操作。a) 曲線顯示查看基本數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)顯示”即可查看基本數(shù)據(jù)的曲線和擬合曲線，參見(jiàn)圖17。圖17 歷史數(shù)據(jù)曲線顯示b) 報(bào)表查看在圖16的對(duì)話框中，在查看到詳細(xì)數(shù)據(jù)后，然后再選擇查看報(bào)表，就可以查看該記錄的實(shí)驗(yàn)報(bào)表。實(shí)驗(yàn)報(bào)表參見(jiàn)圖18。圖18 實(shí)驗(yàn)報(bào)表c) 導(dǎo)出Excel即將數(shù)據(jù)以EXCEL的形式導(dǎo)出并保存。在圖18中選擇要導(dǎo)出的數(shù)據(jù)記錄，然后按下界面上面的“導(dǎo)入Excel”按鍵，系統(tǒng)會(huì)彈出如下圖21所示對(duì)話框，在“文件名”處輸入要保存的文件名，按確定即可，每次保

8、存一條記錄的數(shù)據(jù)。如果選擇2條或者2條以上，系統(tǒng)會(huì)多次彈出下面的對(duì)話框，輸入文件名按確定，依次導(dǎo)出選中的數(shù)據(jù)。圖19 EXCEL 導(dǎo)入對(duì)話框d) 刪除記錄 選擇要?jiǎng)h除的數(shù)據(jù)記錄，然后點(diǎn)擊控制面板上的“刪除記錄”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出數(shù)據(jù)刪除警告，點(diǎn)擊是，則數(shù)據(jù)記錄將被永久刪除，并且無(wú)法恢復(fù)該數(shù)據(jù)；如圖20所示。圖20刪除數(shù)據(jù)記錄五、注意事項(xiàng)：空氣壓縮機(jī)壓力達(dá)到0.4MPa時(shí)，必須關(guān)閉壓氣機(jī)。加砝碼后一定要先調(diào)節(jié)閥門使?jié)L花螺母與工作指示線重合后才可以讓計(jì)算機(jī)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，否則采集到的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)；在砝碼加至0.25Mpa（測(cè)量上限），并完成正行程數(shù)據(jù)采集，要開(kāi)始反行程實(shí)驗(yàn)時(shí)，要對(duì)裝置加抖動(dòng)，具體

9、做法是微開(kāi)放氣閥門，再充氣，微調(diào)閥門使?jié)L花螺母重新與工作指示線重合，此時(shí)可開(kāi)始反行程的數(shù)據(jù)采集；做反行程實(shí)驗(yàn)時(shí)，不用充氣，只需放氣，注意切勿放氣過(guò)量，避免出現(xiàn)回調(diào)現(xiàn)象；因?yàn)榛钊仓械挠陀姓硿饔?，在調(diào)滾花螺母與工作指示線重合過(guò)程中，容易出現(xiàn)放氣或充氣了以后螺母無(wú)升降，此時(shí)可以適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪托盤再調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)二：熱電阻熱電偶校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解熱電阻和熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理2. 學(xué)會(huì)熱電偶溫度計(jì)的制作與校正方法3. 了解二線制、三線制和四線制熱電阻溫度測(cè)量的原理4. 掌握電位差計(jì)的原理和使用方法5. 了解數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的原理6. 應(yīng)用誤差分析理論于測(cè)溫結(jié)果分析。二、 實(shí)驗(yàn)原理1. 熱電阻(

10、1) 熱電阻原理熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。常用鉑電阻和銅電阻，鉑電阻在0630.74以內(nèi)，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt=R0(1+At+Bt2)R0系溫度為0時(shí)的電阻，鉑電阻內(nèi)部引線方式有兩線制，三線制，和四線制三種，兩線制中引線電阻對(duì)測(cè)量的影響最大，用于測(cè)溫精度不高的場(chǎng)合，三線制可以減

11、小熱電阻與測(cè)量?jī)x之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測(cè)量誤差。四線制可以完全消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響，用與高精度溫度檢測(cè)。(2) 熱電阻的校驗(yàn)熱電阻的校驗(yàn)一般在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，除標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)需要作三定點(diǎn)，（水三相點(diǎn)，水沸點(diǎn)和鋅凝固點(diǎn)）校驗(yàn)外，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用的鉑或銅電阻溫度計(jì)的校驗(yàn)方法有采用比較法兩種校驗(yàn)方法。比較法是將標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)與被校電阻溫度計(jì)一起插入恒溫水浴中，在需要的或規(guī)定的幾個(gè)穩(wěn)定溫度下讀取標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和被校驗(yàn)溫度計(jì)的示值并進(jìn)行比較，其偏差不超過(guò)最大允許偏差。(3) 熱電阻的類型1）普通型熱電阻。從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)

12、測(cè)量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。2）鎧裝熱電阻。鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為2-8mm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝使用壽命長(zhǎng)。3）端面熱電阻。端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。4）隔爆型熱電阻。隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影

13、響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla-B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。 2. 熱電偶(1) 熱電偶原理將兩種不同材質(zhì)的金屬導(dǎo)線連接成閉合回路，如果兩接點(diǎn)的溫度不同，由于金屬的熱電效應(yīng)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與溫差有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電勢(shì)。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地測(cè)出溫差電勢(shì)值。如圖1：圖1 熱電偶原理溫差電勢(shì)的大小只與兩個(gè)接點(diǎn)的溫差有關(guān)，與導(dǎo)線的長(zhǎng)短粗細(xì)和導(dǎo)線本身的溫度分布無(wú)關(guān)。這樣一對(duì)導(dǎo)線的組合就稱熱電偶溫度計(jì)。簡(jiǎn)稱熱電偶。實(shí)驗(yàn)表明，在一定溫度范圍，溫差電勢(shì)E與兩接點(diǎn)的溫度T0, T存在著函數(shù)關(guān)系E=F(T0 , T), 如果一個(gè)接點(diǎn)T

14、0（通常指冷端）的溫度保持不變，則溫差電勢(shì)就只與另一個(gè)接點(diǎn)T（通常指熱端）的溫度有關(guān)，即E=F(T) ，當(dāng)測(cè)得溫差電勢(shì)后，即可求出另一個(gè)接點(diǎn)（熱端）的溫度。為了增加溫差電勢(shì)，提高測(cè)量精度，可將幾個(gè)熱電偶串聯(lián)成熱電堆，如圖2：電位差計(jì)熱端（測(cè)量點(diǎn)） 冷端（參考點(diǎn)）圖2 熱電偶示意圖(2) 熱電偶的標(biāo)定將熱電偶做為溫度計(jì)，必須先將熱電偶的溫差電勢(shì)與溫度值T之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。一般不用內(nèi)插式計(jì)算，而是用實(shí)驗(yàn)方法，用表格或T-E（或E-T）特性曲線形式表示。標(biāo)定方法，一般采用：1）固定點(diǎn)法，即測(cè)量已知沸點(diǎn)或熔點(diǎn)溫度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在沸點(diǎn)或熔點(diǎn)時(shí)的溫差電勢(shì)值。2）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶法，將待標(biāo)熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一起置于

15、恒溫介質(zhì)中，逐點(diǎn)改變恒溫介質(zhì)的溫度，待熱電偶處于熱平衡狀態(tài)下測(cè)出每一點(diǎn)的溫差電勢(shì)。熱電偶的T-E特性曲線如下圖3：圖3 熱電偶T-E 特性曲線(3) 熱電偶的分類熱電偶的種類繁多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)?？筛鶕?jù)不同的用途選擇不同型號(hào)的熱電偶。目前我國(guó)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的常用商品熱電偶，有以下幾種熱電偶分類型號(hào)新分度號(hào)舊分度號(hào)使用溫度長(zhǎng)期短期鐵-康銅/TK400800鎳鉻-鎳硅WREUKEU-210001300銅-康銅WRCKTCK600800三、 實(shí)驗(yàn)裝置該實(shí)驗(yàn)裝置主要由恒溫水浴、電位差計(jì)、熱電偶、熱電阻、冰點(diǎn)儀、數(shù)據(jù)采集裝置和標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)等組成。恒溫水浴上具有攪拌、加熱與溫度控制裝置，可根據(jù)要求將溫度穩(wěn)定在

16、設(shè)定值附近。采用標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)測(cè)量的溫度作為標(biāo)準(zhǔn)溫度，用于校準(zhǔn)熱電偶和熱電阻。可以采用手動(dòng)與自動(dòng)采集方式進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集儀13#通道用于采集熱電偶電勢(shì)，47#通道用于采集熱電阻電勢(shì)，其中4通道用于連接二線制熱電阻，5#通過(guò)用于連接二線制熱電阻，6，7#通道用于連接三線制熱電阻通道。如下圖4：圖4 熱電阻與熱電偶校驗(yàn)原理與接線圖為了實(shí)驗(yàn)的方便，對(duì)熱電偶的三個(gè)通道做了規(guī)定，在正面板的左側(cè)向右，依次為J、T、K型熱電偶，二線制，四線制、三線制熱電阻。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1). 了解熱電阻測(cè)溫原理，練習(xí)熱電阻二三四線制接法；2). 做出被校熱電阻與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)之間的曲線關(guān)系，通過(guò)查標(biāo)準(zhǔn)熱電阻溫度與阻值關(guān)系進(jìn)

17、行分析；3). 了解熱電偶的測(cè)溫原理、溫度補(bǔ)償方法，練習(xí)熱電偶連線與測(cè)溫；4). 做出被校熱電偶溫度與電勢(shì)曲線，通過(guò)查標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與電勢(shì)關(guān)系進(jìn)行分析；5). 練習(xí)電位差計(jì)測(cè)量電勢(shì)方法，了解校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)采集原理。五、 操作步驟1). 恒溫水浴內(nèi)加好水，冰瓶?jī)?nèi)放入冰水混合物。2). 將熱電阻與熱電偶按上圖4所示連好，其中熱電偶冷端放入冰瓶，并保證熱電偶連線在冰瓶?jī)?nèi)10分鐘以上。檢查熱電阻、熱電偶的高溫探頭是否都浸在恒溫水浴里。熱電偶和熱電阻高溫探頭頭部要在同一水平面，以使兩者溫度盡可能一致。（注意：待需要測(cè)量恒溫水浴精準(zhǔn)溫度時(shí)，才將溫度計(jì)插入恒溫水浴，以免誤操作造成標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)損壞。且標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)也要

18、和熱電偶、熱電阻高溫探頭在同一水平面）。3). 打開(kāi)恒溫水浴電源按鈕，按下“加熱”，“水泵”按鈕，設(shè)定恒溫水浴溫度。4). 打開(kāi)控制柜的開(kāi)關(guān)，打開(kāi)電腦并啟動(dòng)熱電偶熱電阻校驗(yàn)系統(tǒng)軟件，然后新建實(shí)驗(yàn)。新建實(shí)驗(yàn)完成后啟動(dòng)軟件“開(kāi)始”按鈕，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。5). 加熱恒溫水浴到設(shè)定溫度，待軟件提示“恒溫水浴狀態(tài)穩(wěn)定”后，點(diǎn)擊“采集穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)”按鈕，選擇量程適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)溫度測(cè)量出水浴溫度，并寫(xiě)入計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集當(dāng)前傳感器的電勢(shì)值或電阻并予以保存。6). 實(shí)驗(yàn)者根據(jù)需要重復(fù)步驟5。7). 完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)軟件按鈕“停止”，終止實(shí)驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。8). 退出測(cè)控軟件，關(guān)閉電腦、控制箱以及恒溫

19、水槽。9). 根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析與處理，最終得到不同溫度情況下電勢(shì)與電阻值。10). 應(yīng)用誤差分析理論進(jìn)行測(cè)溫結(jié)果分析。六、 數(shù)據(jù)記錄七、 注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)將加熱主體加入適量的水或油。2 工作環(huán)境應(yīng)無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)，溫度035，相對(duì)濕度不大于85%。3 注意：采用高精度玻璃溫度計(jì)測(cè)量溫度，注意溫度測(cè)量范圍，以免導(dǎo)致溫度計(jì)損毀。當(dāng)恒溫水槽溫度低于25時(shí)，采用025范圍的標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)；當(dāng)恒溫水槽溫度在2550之間時(shí)，采用2550范圍的標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)；當(dāng)恒溫水槽溫度在5075之間時(shí)，采用5075范圍的標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)；當(dāng)恒溫水槽溫度在75100之間時(shí)，采用75100范圍的標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)。 4

20、 當(dāng)水槽溫度比較高的時(shí)候，注意防止?fàn)C傷。5 防止水槽的水濺出影響其他電氣設(shè)備。八、 思考題1. 本實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)源哪里？如何減小實(shí)驗(yàn)誤差？傳熱誤差熱電阻測(cè)溫時(shí)，無(wú)論被測(cè)介質(zhì)溫度高于或低于環(huán)境溫度，必然會(huì)通過(guò)熱電阻進(jìn)行熱量交換。有傳熱現(xiàn)象存在，熱電阻工作端所感受的溫度就不能正確反映被測(cè)介質(zhì)溫度從而引起測(cè)量誤差。被測(cè)介質(zhì)與環(huán)境溫度相差越大，這個(gè)誤差就越大。測(cè)點(diǎn)的布置和測(cè)溫方法也是導(dǎo)致傳熱誤差的重要原因，為了減小這個(gè)誤差，必須根據(jù)具體測(cè)量問(wèn)題采取適當(dāng)措施減少熱電阻與周圍環(huán)境的熱量傳遞。分度誤差使用熱電阻的電阻溫度關(guān)系和統(tǒng)一的分度表存在差值。這個(gè)差值的大小不能超過(guò)所規(guī)定的范圍所以在熱電阻使用之前必須進(jìn)

21、行檢驗(yàn)，投入使用后也要定期進(jìn)行校驗(yàn)。焦耳熱引起的誤差測(cè)量熱電阻阻值時(shí)，要通過(guò)一定的電流，因此，在電阻上就要產(chǎn)生熱量，熱電阻本身溫度升高會(huì)引起溫度測(cè)量的附加誤差，其大小因流過(guò)的電流大小而不同，這個(gè)誤差無(wú)法消除。只能限制溫升的數(shù)值。在工業(yè)上使用的金屬熱電阻，限制電流小于6mA(一般取3mA)，這項(xiàng)誤差是很小的，約0.1左右。對(duì)于導(dǎo)熱性能較差的半導(dǎo)體電阻和碳電阻溫度計(jì)，限制電流在微安數(shù)量級(jí)。測(cè)量溫度越低，焦耳熱造成誤差也會(huì)越大，工作電流則應(yīng)取得更小。線路電阻引起的誤差熱電阻與顯示儀表或變送器配套測(cè)溫時(shí)，兩者之間的連接導(dǎo)線的電阻都有規(guī)定的數(shù)值，線路電阻不完全符合這一規(guī)定數(shù)值就會(huì)引起測(cè)溫誤差。由于環(huán)境溫

22、度無(wú)法維持恒定，該誤差也必然存在。實(shí)際測(cè)量線路也可以采取一些措施減小或消除這一影響，例如附加調(diào)整電阻，采用三線制或四線制接法等。顯示儀表基本誤差該誤差的大小由儀表的精度等級(jí)確定。2. 能否得到實(shí)際溫度的真值？如何設(shè)計(jì)高精度溫度傳感器？答：不能，真值是一個(gè)變量本身所具有的真實(shí)值，它是一個(gè)理想的概念，一般是無(wú)法得到的。所以在計(jì)算誤差時(shí)，一般用約定真值或相對(duì)真值來(lái)代替。:1根據(jù)應(yīng)用選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌?CDS有助于進(jìn)行準(zhǔn)確的感測(cè)器的讀數(shù)，避免偏移誤差，消除低頻噪聲。3對(duì)于熱電偶系統(tǒng)，可以用濾波器來(lái)清除噪聲。4電流勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過(guò)消除電路中不準(zhǔn)確的參考電阻來(lái)提高準(zhǔn)確度。5如果使用電壓激勵(lì)，應(yīng)該使用4線測(cè)

23、量系統(tǒng)。6系統(tǒng)的整體精度取決于信號(hào)鏈的準(zhǔn)確度和精率。因此，建議使用高精度高分辨率的Delta sigma 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC。7為了適應(yīng)環(huán)境的變化，而又能保證精度，建議使用基于混合信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方式。3. 如何設(shè)計(jì)精度更好的恒溫水槽？需要哪些措施？答：要求有（1）恒溫介質(zhì)：介質(zhì)流動(dòng)性好，熱容大，則靈敏度高。（2）定溫計(jì)：其熱容小，與恒溫介質(zhì)的接觸面大，水銀與鉑絲和毛細(xì)管壁間的粘附作小，靈敏度高。（3）加熱器：加熱功率越小靈敏度越高。（4）攪拌器：攪拌速度須足夠大，使恒溫介質(zhì)各部分溫度能盡量一致。（5）部件位置：加熱器放在攪拌器附近，使熱量迅速傳到各部份。定溫計(jì)要放在加熱器附近，測(cè)定溫度的溫度計(jì)應(yīng)

24、放在被研究體系的附近。4. 為什么熱電偶可以做為溫度計(jì)？答：兩種不同的導(dǎo)體接觸構(gòu)成回路時(shí)，回路中將產(chǎn)生電勢(shì)，這種電勢(shì)的大小直接與兩個(gè)接點(diǎn)之間的溫度差有關(guān)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用熱電效應(yīng)制成的感溫元件就是熱電偶，利用熱電偶作為感溫元件組成的溫度計(jì)就是熱電偶溫度計(jì)。測(cè)出熱電偶因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的熱電勢(shì)，根據(jù)熱電勢(shì)和溫度變化之間的函數(shù)關(guān)系就能知道引起熱電勢(shì)的溫度值。5. 熱電偶溫度計(jì)與普通溫度計(jì)測(cè)溫各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?答：熱電偶溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)得溫度的范圍高（2001300,特殊情況下2702800），測(cè)量精度高，機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。普通溫度計(jì)種類有很多種，優(yōu)點(diǎn)是普適性高，廉

25、價(jià)，適用于日常生活，缺點(diǎn)溫度范圍低，精確度低。6. 如何確定熱電偶的正負(fù)極？答：熱電偶有很多品種：鉑銠系列的一般正極比較硬，負(fù)極相對(duì)要柔軟一些。鎳鉻-鎳硅熱電偶正極不親磁、負(fù)極親磁，用磁鐵可以區(qū)分，鎳鉻-康銅熱電偶負(fù)極白色、柔軟。正負(fù)極都沒(méi)有磁性。7. 電位差計(jì)作為第三種導(dǎo)體接入熱電偶的兩種導(dǎo)體之間，為什么對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響？答：根據(jù)熱電偶中間導(dǎo)體定律可以推出：在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體）只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路總電勢(shì)沒(méi)有影響。實(shí)驗(yàn)三：焓差實(shí)驗(yàn)一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1 本試驗(yàn)室在家用5P焓差試驗(yàn)室的基礎(chǔ)上改造、擴(kuò)展而成，可準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)機(jī)盤管等產(chǎn)品進(jìn)行制（供）冷量、制

26、（供）熱量測(cè)試，并且還可擴(kuò)展一些相關(guān)的試驗(yàn)，滿足各相關(guān)設(shè)備綜合生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，質(zhì)量檢定的需要，也可滿足檢測(cè)中心對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢定，認(rèn)可的需要。1.2 試驗(yàn)室測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)成采用微機(jī)管理的自動(dòng)控制測(cè)量方式。計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器對(duì)系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并控制系統(tǒng)的加熱、加濕，從而達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。13 本試驗(yàn)室依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)如下：1.3.1 GB/T 19232-2003 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組1.3.2 GB/T17758-99 單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)1.3.3 GB/T 7725-2004 房間空調(diào)器 主要技術(shù)指標(biāo)2.1試驗(yàn)機(jī)組額定制冷能力kW： 1.512額定制熱能力kW： 1.813風(fēng) 量m3/h： 200238

27、0消耗功率kW： 0.085機(jī)外靜壓Pa： 050 2.2 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組試驗(yàn)工況如表1。除表1外，可設(shè)定其他工況表1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況項(xiàng) 目 風(fēng)量試驗(yàn)供冷量供熱量凝結(jié)水凝露風(fēng)量-風(fēng)壓水量水阻進(jìn)口空氣狀態(tài)干球溫度2027212720不要求濕球溫度不要求19.5不要求24不要求供水狀態(tài)進(jìn)口水溫7606不供水20水溫差5不要求3不要求供水量不供水按溫差供水同供冷量試驗(yàn)按溫差供水根據(jù)試驗(yàn)室 2.3 試驗(yàn)工況的控制精度對(duì)于額定制冷量和額定制熱量（被試機(jī)需穩(wěn)定運(yùn)行），每5分鐘測(cè)量一次，連續(xù)七次的干濕球溫度的平均偏差小于±0.2。對(duì)于其他工況，平均偏差小于±0.5。2.4 試驗(yàn)精度額定制冷量

28、和額定制熱量的試驗(yàn)重復(fù)性偏差小于±2%。風(fēng)量測(cè)量，連續(xù)七次測(cè)量的重復(fù)性偏差小于±1.5%。二、試驗(yàn)原理及方法1.試驗(yàn)原理1.1 對(duì)于空調(diào)器額定制冷量和額定制熱量試驗(yàn)，采用焓差法原理進(jìn)行。通過(guò)測(cè)定被試空調(diào)器（機(jī)）室內(nèi)側(cè)回風(fēng)口和送風(fēng)口的空氣焓差（通過(guò)干濕球溫度計(jì)算出進(jìn)出口的焓值）以及循環(huán)風(fēng)量，確定其制冷量和制熱量。1.2 進(jìn)出口焓差的測(cè)量是通過(guò)鉑電阻溫度傳感器和相對(duì)濕度變送器，確定進(jìn)出口的空氣狀態(tài)，從而確定焓值和焓差。1.3 循環(huán)風(fēng)量采用阻礙物式流量測(cè)量法原理進(jìn)行，通過(guò)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)流量噴嘴前后靜壓差，確定被試空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量。1.5 對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管供冷量和供熱量試驗(yàn)，采用風(fēng)側(cè)和水側(cè)兩

29、側(cè)同時(shí)測(cè)量的方法。風(fēng)側(cè)測(cè)量方法為空氣焓差法（與空調(diào)器相同），水側(cè)測(cè)量為水流量計(jì)法，兩側(cè)測(cè)量的偏差應(yīng)小于5%.具體的計(jì)算方法詳見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附錄或有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本說(shuō)明書(shū)后面附錄了在工程上非常實(shí)用的空調(diào)器制冷量、制熱量及風(fēng)量簡(jiǎn)潔算法。2.試驗(yàn)方法 2.1 空調(diào)器焓差試驗(yàn)方法21.1 室內(nèi)側(cè)、室外側(cè)空氣干濕球溫度調(diào)節(jié)和測(cè)量 室內(nèi)側(cè)、室外側(cè)空氣干濕球溫度調(diào)節(jié)和測(cè)量通過(guò)TR1，TR2，TR3，和TR4儀表進(jìn)行，并通過(guò)485通訊總線與計(jì)算機(jī)連接，將數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)開(kāi)啟被試機(jī)及隔室內(nèi)的冷機(jī)后，系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)恒定的冷量和除濕量，此時(shí)通過(guò)儀表控制相應(yīng)的固態(tài)繼電器（SSR）調(diào)節(jié)電加熱管的功率輸出，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)

30、的目的。2.1.2 循環(huán)風(fēng)量測(cè)量和靜壓控制 空調(diào)機(jī)室內(nèi)側(cè)循環(huán)風(fēng)量測(cè)量是通過(guò)1個(gè)微差壓變送器，TR5調(diào)節(jié)儀表及變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)在風(fēng)量測(cè)量裝置上進(jìn)行的。為了模擬空調(diào)器正常使用時(shí)的狀態(tài)，必須使風(fēng)量測(cè)量裝置上的出風(fēng)接收箱靜壓調(diào)整為零（此時(shí)模擬空調(diào)向內(nèi)空間直接送風(fēng)。若是出風(fēng)帶風(fēng)管的空調(diào)器則需根據(jù)設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)機(jī)外余壓值），然后測(cè)量噴嘴兩端的靜壓差，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出風(fēng)量。調(diào)節(jié)測(cè)量過(guò)程如下：用風(fēng)斗將被試空調(diào)出風(fēng)口和風(fēng)量測(cè)量裝置接收箱相聯(lián)并密封。當(dāng)開(kāi)啟被試驗(yàn)機(jī)后，靜壓變送器（范圍-5050Pa）將按接收箱靜壓值送到儀表TR5，TR5根據(jù)設(shè)定值與測(cè)量值的偏差自動(dòng)控制風(fēng)量測(cè)量裝置變頻輔助風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使靜壓達(dá)到設(shè)定

31、值0Pa（也可通過(guò)手動(dòng)設(shè)定TR5輸出達(dá)到此目的）。此時(shí)，通過(guò)差壓變送器和數(shù)據(jù)采集器、將差壓值送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行風(fēng)量的計(jì)算。如要控制被試機(jī)的機(jī)外余壓，可根據(jù)所測(cè)機(jī)型要求，將TR5靜壓儀表的設(shè)定值改為所需要的值即可。2.1.3 出風(fēng)干濕球溫度測(cè)量被試機(jī)出風(fēng)干濕球溫度的測(cè)量由風(fēng)量測(cè)量裝置內(nèi)的專用測(cè)量器進(jìn)行，通過(guò)A級(jí)鉑電阻，HP34970數(shù)據(jù)采集器送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理。實(shí)驗(yàn)四：液體流量計(jì)校準(zhǔn) 1. 系統(tǒng)功能與特點(diǎn) 1.1 系統(tǒng)主要功能 (1) 對(duì)流量計(jì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)與顯示； (2) 自動(dòng)計(jì)算、存儲(chǔ)、管理性能參數(shù)，繪制曲線和打印； (3) 自動(dòng)生成報(bào)表文件，顯示流量、電流等信息； (4) fl

32、ash 動(dòng)態(tài)顯示管路液體流動(dòng)過(guò)程，幷實(shí)時(shí)顯示各個(gè)流量計(jì)輸出的電流信號(hào)； (5) 具有自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能； (6) 提供了詳細(xì)的幫助文件。 1.2 系統(tǒng)主要特點(diǎn) 1連接簡(jiǎn)單。利用計(jì)算機(jī)自帶的 RS232 口與數(shù)據(jù)采集板卡的串口相連，計(jì)算機(jī) PCI 轉(zhuǎn) RS232 口與電子稱的串口相連，不再需要專用的數(shù)據(jù)采集卡，連接非常簡(jiǎn)單，同時(shí)也克服計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集卡兼容性的問(wèn)題； 2采用高速集成采集芯片為核心的數(shù)據(jù)采集板，方便數(shù)據(jù)的采集，并加強(qiáng)了采集板抗干擾的能力，提高了系統(tǒng)的可靠性； 3功能齊全，使用方便，數(shù)據(jù)采集過(guò)程全部由計(jì)算機(jī)控制，達(dá)到數(shù)據(jù)顯示和繪圖同步進(jìn)行。 4系統(tǒng)上位機(jī)軟件以.NET 為平臺(tái)，C#語(yǔ)

33、言為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，引入美國(guó) NI 公司 Measurement Studio 軟件所提供的 ActiveX 虛擬儀器控件，并嵌入 Flash 動(dòng)態(tài)工作流程界面，構(gòu)成了具有 Window 操作風(fēng)格，虛擬儀器面板和工作流程動(dòng)畫(huà)顯示為一體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件。 2.自動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn) 2.1 自動(dòng)測(cè)試準(zhǔn)備工作 請(qǐng)參考液體流量?jī)x表校準(zhǔn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)； 2.2 上位機(jī)軟件自動(dòng)數(shù)據(jù)采集 雙擊桌面快捷方式打開(kāi)本軟件。打開(kāi)后系統(tǒng)界面如圖 3.1 所示： 圖 3.1 軟件主界面 2.2.1 新建實(shí)驗(yàn) 點(diǎn)擊快捷菜單“新建”按鈕或者“系統(tǒng)”菜單中的“新建實(shí)驗(yàn)”，彈出圖 3.2 所示窗口： 圖3.2 新建實(shí)驗(yàn) 輸入實(shí)驗(yàn)人員和指導(dǎo)老

34、師，單擊“確認(rèn)”，彈出實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)對(duì)話框,如圖 3.3 所示 圖 3.3 注意事項(xiàng) 認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)后，單擊“確認(rèn)”，新建實(shí)驗(yàn)完畢。 2.2.2 開(kāi)始實(shí)驗(yàn) 在開(kāi)始采集數(shù)據(jù)之前，先打開(kāi)稱量筒的放水閥，打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，再通過(guò)軟件界面打開(kāi)電磁閥，整個(gè)水路形成閉環(huán)回路，排除管路中的空氣。同時(shí)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，直到實(shí)際流量達(dá)到該校準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)期流量。通過(guò)軟件關(guān)閉電磁閥，打開(kāi)稱量筒放水閥，放盡稱量筒中的水后關(guān)閉放水閥。單擊工具欄“開(kāi)始”按鈕或者菜單欄“操作”下拉菜單中“采集數(shù)據(jù)”，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。此時(shí)可以單擊工具欄“動(dòng)態(tài)”按鈕、“數(shù)據(jù)”按鈕、“曲線”按鈕 或者“視圖”菜單欄下的三個(gè)下拉菜單進(jìn)行視圖的切換，動(dòng)態(tài)

35、 flash 界面如圖 3.1 所示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面如圖 3.4 所示，實(shí)時(shí)曲線界面如圖 3.5 所示。單擊工具欄“結(jié)束”按鈕或者菜單欄“操作”下拉菜單中“停止采集”結(jié)束該標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。此時(shí)在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”界面 3.4 左邊的“電流平均值”欄和“實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)”欄顯示在該標(biāo)定點(diǎn)四個(gè)流量計(jì)輸出電流信號(hào)平均值和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在“實(shí)時(shí)曲線”界面顯示四個(gè)流量計(jì)在該標(biāo)定點(diǎn)平均電流與實(shí)際流量的曲線關(guān)系。 圖 3.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面 圖 3.5 實(shí)時(shí)曲線界面 2.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查詢 單擊工具欄“查詢”按鈕或者菜單欄“系統(tǒng)”下拉菜單中“查詢實(shí)驗(yàn)”，彈出查詢實(shí)驗(yàn)對(duì)話框，如圖 3.6 所示 圖 3.6 歷史數(shù)據(jù)界面 (1) 實(shí)驗(yàn)查詢 1) 查詢條件 選中，單擊 ，在下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)人員，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)窗口顯示該實(shí)驗(yàn)人員實(shí)驗(yàn)信息；選中，單擊 ，在下拉菜單選擇指導(dǎo)老師，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)窗口顯示該指導(dǎo)老師的實(shí)驗(yàn)信息；選中，單擊 ，在下拉菜單選擇實(shí)驗(yàn)日期，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)窗口顯示該實(shí)驗(yàn)日期的實(shí)驗(yàn)信息。 2) 詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示 雙擊該條實(shí)驗(yàn)記錄，如圖3.7所示，顯示該條實(shí)驗(yàn)記錄的詳細(xì)數(shù)據(jù)，如圖3.8所示 圖3.7 實(shí)驗(yàn)記錄 圖3.8 實(shí)驗(yàn)記錄的詳細(xì)數(shù)據(jù) （2）查詢控制面板 查詢控制面板位于查詢窗口左下角，如