儀器與測試項目—溫度熱電偶測量系統(tǒng)

1、課 程 設 計 課程名稱儀器與測試項目學生學院 專業(yè)班級 學 號 學生姓名 指導教師 年 月日廣東工業(yè)大學課程設計任務書題目名稱溫度熱電偶測量系統(tǒng)學生學院專業(yè)班級姓 名 學 號一、實踐項目課程設計的內(nèi)容本項目課程要求學生綜合運用所學專業(yè)課知識，選用傳感器及有關儀器儀表組建測試系統(tǒng)、虛擬儀器(利用Labview虛擬軟件平臺)，對機器品質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量、設備運行狀態(tài)、機械系統(tǒng)動態(tài)性能等工程對象進行綜合測試；編制或應用有關軟件，對測試信號、數(shù)據(jù)進行分析和處理，達到提高工程測試能力與實踐技能。另外，本實驗還進行幾何量誤差測量實驗，包括形位誤差測量、齒輪誤差測量兩部分。學生通過綜合訓練，深化已學知識，對機械

2、工程測試及計算機在該領域中的應用有較為全面深入的了解，培養(yǎng)學生工程素質(zhì)。 二、實踐項目課程設計的要求與數(shù)據(jù)1、了解和熟悉虛擬儀器編程軟件Labview，每個同學要獨立地完成編程練習。2、每兩人為一組，能獨立地選用有關傳感器及有關儀器儀表組建虛擬儀器測試系統(tǒng)(利用Labview虛擬軟件平臺)對工程對象進行測試，要求獨立編制虛擬儀器程序并記錄下實驗數(shù)據(jù)，并能對測試信號和數(shù)據(jù)進行分析處理。3、每個同學獨立完成幾何量誤差測量實驗，包括形位誤差測量、齒輪誤差測量兩部分，記錄實驗數(shù)據(jù)并能按要求對數(shù)據(jù)進行處理和分析。4、每位學生必須根據(jù)具體工作內(nèi)容，完成一篇不少于1000字的報告書。本項目要求每位同學親自動

3、手操作、練習和調(diào)試，體會到工程測試的樂趣。 三、實踐項目課程設計應完成的工作1、Labview軟件學習介紹，進行必要的講授和輔導，完成由老師指定的編程練習。2、在實驗室完成相關虛擬儀器測試系統(tǒng)組建，設計編制虛擬儀器程序并對系統(tǒng)進行調(diào)試，記錄下測試數(shù)據(jù)，并對測試信號和數(shù)據(jù)進行分析處理。3、幾何量誤差測量實驗，包括形誤差測量、齒輪誤差測量兩部分。 4、設計體會與心得。 四、實踐項目課程設計進程安排序號設計各階段內(nèi)容地點起止日期11）、布置任務，講解課程的目的、內(nèi)容和要求；2）、講解虛擬儀器圖形編程；3）、幾何量誤差測量，包括測量的原理、步驟等；實驗2號樓403和4059.6-9.82虛擬儀器編程講

4、解與練習1）、數(shù)據(jù)采集；2）、儀器控制；3）、數(shù)學分析應用軟件；實驗2號樓4019.9-9.113虛擬儀器編程，模擬溫度測量系統(tǒng)實驗2號樓4019.12-9.144虛擬儀器編程，虛擬儀器采集實驗2號樓4019.15-9.165虛擬儀器編程，串口儀器通訊實驗2號樓4019.17-9.186形位誤差測量、齒輪誤差測量汽缸、箱體、軸形位誤差、螺孔位置度；齒輪周節(jié)、公法線、齒輪徑向綜合誤差、徑向跳動誤差。實驗2號樓4019.19-9.207創(chuàng)建虛擬儀器測試系統(tǒng)1)、熱電偶溫度測量系統(tǒng)。2）、零件合格性檢測系統(tǒng)。實驗2號樓4019.21-9.2281）、給定測試系統(tǒng)，現(xiàn)場檢查學生編程；考查學生編程的正確

5、性和可行性。2）、答辯，評定成績。實驗2號樓4019.23-9.24五、應收集的資料及主要參考文獻1 李遠波，傅春暉. 廣東工業(yè)大學自編教材.儀器與測試項目實驗指導書M,20062 楊樂平,李海濤，楊磊. LabVIEW程序設計與應用M. 北京：電子工業(yè)出版社，20053 張易知. 虛擬儀器的設計與實現(xiàn)M.西安：西安電子科技大學出版社，20034 段福來主編. 互換性與測量技術基礎學習指南M. 西安:陜西科技出版社,19925 HYPERLINK /726239/ l Click#Click o 搜索韓進宏的圖書 韓進宏. 互換性與技術測量M. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004發(fā)出任務書日期：

6、2010年 9月 6 日 指導教師簽名： 計劃完成日期： 2010 年 9月24日 基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：目錄一、熱電偶溫度測量系統(tǒng)9二、手工測量數(shù)據(jù)分析14三、思考題17四、心得體會19一、熱電偶溫度測量系統(tǒng)1、此系統(tǒng)利用LABVIEW虛擬儀器軟件平臺，用軟件模擬實際溫度的輸出的方法實現(xiàn)如下功能：實時數(shù)據(jù)顯示溫度測量；溫度波形顯示；溫度時間段內(nèi)分布圖；測量結束計算最大、最小值、平均值；超出報警；產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件存盤(文件數(shù)據(jù)中包括：操作者姓名、采樣總數(shù)、溫度值、高限值、超溫時間、超溫比例)； 2、前面板如下圖所示：說明如下：報警和當前溫度值狀態(tài)用來表示溫度是否超過高限值；高限為控

7、制的溫度上限，超溫時間為每次超過溫度高限值的時間，計數(shù)數(shù)值為采樣的總次數(shù)，超溫比例為溫度超過高限值次數(shù)與采樣總數(shù)的比值；溫度值單位開關可以選擇被測溫度為攝氏表示還是華氏表示；趨勢圖“溫度歷史趨勢”顯示實時采集的數(shù)據(jù)。采集過程結束后，在溫度曲線中畫出數(shù)據(jù)曲線，同時在Mean、Max和Min數(shù)據(jù)顯示欄中顯示出溫度的平均值、最大值和最小值，并在溫度時間段內(nèi)分布中顯示各個溫度段出現(xiàn)的次數(shù)。3、框圖程序說明：溫度模擬輸出：，其調(diào)用了一個子程序，子程序具體結構如下圖所示：采樣計數(shù)時：，可從前面板的計數(shù)框內(nèi)看到采樣的數(shù)量；平均值、最大值和最小值顯示功能的實現(xiàn)：采用function模塊中的Mean.vi 和A

8、rray Max&Min 功能模塊。其輸入數(shù)據(jù)為溫度模擬輸出值。溫度歷史趨勢采用Waveform Chart模塊顯示，輸入數(shù)據(jù)為溫度模擬輸出值，溫度曲線用Waveform Chart模塊顯示，輸入數(shù)據(jù)為模擬輸出值和高限值，用Build Array模塊組合。用溫度數(shù)據(jù)輸出直方圖：，其中Histogram 組件用于把輸入數(shù)據(jù)生成直方圖，XY graph 用于直方圖的顯示。使用case程序結構進行超溫處理:先報警判斷，當為True時超溫聲音報警、超溫向前面板文本框輸出“Above Limit”狀態(tài)和輸出當前時間，為False即不超溫時“Normal”代替“Above Limit”，在超溫時間框表內(nèi)顯

9、示“未超過高限值”。超溫比例和采樣總數(shù)：可在保存的txt文件中顯示超溫比例和采樣總數(shù)；產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件存盤：數(shù)據(jù)存儲時，進入While循環(huán)前存儲操作者姓名、超溫比例、采樣總數(shù)、溫度值、高限值、超溫時間的名稱等，進入循環(huán)后寫入溫度值、高限值、超溫時間等的數(shù)據(jù)；最終保存的文件內(nèi)容格式如下所示：二、手工測量數(shù)據(jù)分析1、氣缸圓度測量：氣缸內(nèi)徑的理論公差為，圓度計算公式為： 圓度=測量數(shù)據(jù)如下表所示測量次數(shù)最大偏差/mm最小偏差/mm圓度/um平均值10.0150.0020.0130.01620.0080.0020.01030.0100.0020.012理論圓度為=0.0440.016所以此氣缸內(nèi)徑合格。2

10、、箱體中心距及位置誤差測量箱體孔中心距測量：測量數(shù)據(jù)位：A=105.64mm B=4.34mm則孔中心距=（105.64+4.34）2=54.99mm;箱體孔軸向的平行度測量：測量數(shù)據(jù)：A1=105.96mm A2=106.06mm L1=125.10mm L2=130.04mm則平行度誤差=|105.96-106.06|x(125.10/130.04) =0.10mm箱體孔軸線對底面的平行度測量：測量數(shù)據(jù)：小孔：Mc=0.058mm Md=0.188mm L1=125.30mm L2=226.50mm則平行度誤差=(125.30/226.50)x|0.058-0.188| =0.0719mm

11、大孔：Ma=0.030mm Mb=0.170mm L1=125.30mm L2=226.50mm則平行度誤差=(125.30/226.50)x|0.030-0.170| =0.0774mm3、螺孔組位置度誤差測量a1=108.16mm, a2=108.14mm, a3=108.20mm, a4=108.10mmL1=L2=37.5mm, L3=100mm， d=8.0mm， L5=L6=1.5mm各孔軸線偏差的坐標值按下列關系計算：fx1=0 fy1=0fx2= (a1-d)- L3 fy2=0fx3= (a3-d)+- L3 fy3=(a2-d)- L4fx1= fy3=(a4-d)- L4

12、代人數(shù)值計算得以下表格：孔的編號fxfy10020.16030.200.05400.13由上圖可知，最小外接圓的直徑為0.23mm,大于0.2mm的公差值。因此各孔軸線的位置度誤差不合格。4、齒輪公法線誤差測量（1）計算公法線公稱長度WW=mcos(n-0.5+2tan+Zinv)式中：m-模數(shù) -齒形數(shù) -變位系數(shù)n-跨齒數(shù) 當=20 =0時，則W=m(1.4762n-1+0.014Z)n=0.111Z+0.05已知：模數(shù)m齒數(shù)Z齒形角變位系數(shù)等級精度跨齒數(shù)n4262009-8-83計算公法線公稱長度W=m(1.4762n-1+0.014Z)=4(1.47623-1+0.01426)=30.

13、976mm測量的數(shù)據(jù)：W1W2W3W4W530.91230.90530.89530.91030.926w=( W1 +W2 +W3 +W4 +W5)/5=30.938 EW=W-w=30.976-30.926=0.050Fw= W2- W4=0.102三、思考題實驗一思考題labview構建的虛擬儀器與傳統(tǒng)的測試儀器相比有什么特點？labview軟件編程與傳統(tǒng)的高級語言編程有什么不同？答：虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比有以下的特點：虛擬儀器實現(xiàn)了測量儀器的智能化、多樣化、模塊化和網(wǎng)絡化，相比于傳統(tǒng)的測量儀器使用更靈活性，功能更強大；虛擬儀器可由用戶自行設計、自行定義，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由生產(chǎn)廠家定

14、義、用戶改變的模式；在維護及組合使用時虛擬儀器都較傳統(tǒng)測量儀器有很大的方便性，并且投資也相對小。Labview編程與傳統(tǒng)的編程具有以下的幾個不同：傳統(tǒng)的編程一般是由編譯編碼編譯程序，而labview則是由模塊化的模塊用表示信號的連線連接在一起，較傳統(tǒng)的編程方式簡便許多。實驗二思考題在labview中有哪些方法可以實現(xiàn)對儀器的控制？答：labview對儀器的控制是通過IO串口的方法來實現(xiàn)對外部信號的采集以及向外部儀器輸送相應的信號，可分為5種方法：PC-DAQ系統(tǒng)、GPIB系統(tǒng)、VXI系統(tǒng)、PXI系統(tǒng)和串口系統(tǒng)。基于labview的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及各部分功能？答：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下幾部分組成

15、：傳感器、調(diào)理電路、放大器、采樣/保持器和A/D轉換。各部分具體功能如下：傳感器：完成信號的測量，并將其傳送至信號調(diào)理電路；調(diào)理電路：對來自傳感器的輸出信號進行放大、轉換和濾波；放大器：將調(diào)理信號放大至合適范圍方便后續(xù)處理；采樣/保持器：取出待測信號在一瞬時的值（即實現(xiàn)信號的時間離散化），并在A/D轉換過程中保持信號不變；A/D轉換器：將輸入的模擬量轉換成數(shù)字量輸出，并完成信號幅值的量化。實驗三思考題針對labview的Avanced Analysis軟件庫結合機械工程中振動與噪聲的測試談談你的想法？答:可以運用下面的模式來進行測量：振動和噪聲源信號采集和初步處理（外圍硬件）labview，其

16、中可運用了labview使得數(shù)據(jù)的采集及處理得以同步進行，并且可在最終的面板看出振動源的主頻，據(jù)此可采取相應的措施，如：增加振動源的坐墊減少振動。實驗四思考題如何用基于labview軟件平臺實現(xiàn)工業(yè)中恒溫控制系統(tǒng)？答：先建立如下的模型:發(fā)熱模塊采集模塊labview處理輸出控制信號。發(fā)熱模塊一般是由熱電偶提供熱源，可調(diào)電壓的電源為其提供電源，其中熱電偶溫度與電源回路的電流成正比（為簡化模型熱電偶溫度看作為恒溫控制系統(tǒng)的溫度），故當系統(tǒng)溫度出現(xiàn)浮動時，傳感器測出溫度與恒溫相比較的差值經(jīng)過信號處理模塊進入labview軟件，在labview可根據(jù)發(fā)熱模塊建立被控制系統(tǒng)以及相應PID控制組成的閉環(huán)系

17、統(tǒng)，接著離散化以使得在labview中編譯相應的程序，從而輸出控制量，在這里一般為控制電壓。實驗十 形位誤差測量1、在汽缸內(nèi)徑和圓度誤差測量中內(nèi)徑百分表測量孔徑屬何測量方法?答：用內(nèi)徑百分表測量內(nèi)徑是一種比較量法，測量前應根據(jù)被測孔徑的大小，在專用的環(huán)規(guī)或百分尺上調(diào)整好尺寸后才能使用。2、在汽缸內(nèi)徑和圓度誤差測量中測量頭接點連線偏離直徑方向?qū)y量結果有何影響？如何操作才能防止？答：會使測量結果的誤差偏大。應將測桿沿孔軸線方向輕微擺動，以百分表示值變化的最小值為準。3、軸形位誤差的測量中徑向跳動是被測表面何種形狀誤差和位置誤差的綜合反映？當形狀誤差為零時，指示表最大與最小讀數(shù)之差是否一定為零？答

18、：是圓度誤差和軸線對地面的平行度誤差的綜合反映。不一定為零。當位置誤差不為零時，指示表的最大值和最小值之差就不是零。4、軸形位誤差的測量跳動時，指示表指針不轉或基本不動說明了什么？答：表示軸的形狀誤差和位置誤差比較小。5、軸形位誤差的測量中在測量徑向跳動時若轉動擺儀的手輪，使軸件沿軸線方向移動，指示表最大與最小讀數(shù)差反映何種形位誤差？答：反映軸線對底面的平行度。6、在箱體中心距及位置誤差的測量中用檢驗心棒和游標卡尺如何測量孔中心距？答：用檢驗心棒插入箱體孔中，再用游標卡尺測量出兩心棒表面直徑方向上的距離最大值A和最小值B。用公式L=（A+B）/2即可求得中心距。7、在箱體中心距及位置誤差的測量

19、時為什么要指定測量讀數(shù)位置？答：因為在箱體中心距及位置誤差的測量時用的是間接測量方法，指定讀數(shù)位置可以利用間接測量的數(shù)據(jù)通過計算得到真正所需測量的中心距和位置誤差。8、在螺孔組位置度誤差測量過程中，按圖示要求應有四個小0.2mm的公差圓，為什么僅用一個小0.2mm的公差圓來表示？答：因為四螺孔組的位置公差與定位尺寸及四螺孔的尺寸不發(fā)生聯(lián)系、遵守獨立原則，因此，只要各螺孔的實際軸線同時位于位置度和定位尺寸的一個小0.2mm的公差圓內(nèi)就算合格。9、在螺孔組位置度誤差測量過程中，角尺為什么要移動？移動時角尺的一邊為什么總是與1、2螺釘相切或與兩個量塊組相切？答：因為角尺為基準，需要測量另一組螺孔位置

20、參數(shù)時，基準就需要同步移動。需要保持直角，就必須相切。10、在螺孔組位置度誤差測量的舉例中，既然有一個孔的實際軸線已在位置度公差圓外，為什么還允許用各孔心的最小外接圓f的直徑與公差值比較？答：個別孔的實際軸線在位置度公差圓外有可能是由于粗大誤差造成的，只要各孔心的最小外接圓f的直徑小于公差圓直徑，并大部分在公差圓內(nèi)，則其位置度誤差仍算合格。實驗十一 齒輪誤差測量1、測量周節(jié)累積誤差與周節(jié)偏差的目的是什么？答：周節(jié)偏差是指在分度圓上，實際周節(jié)與公稱周節(jié)之差（用相對法測量時，公稱周節(jié)是所有實際周節(jié)的平均值）。周節(jié)累積誤差是指在分度圓上，任意兩個同側齒面間的實際弧長與公稱弧長之差的最大絕對值。 測量

21、周節(jié)累積誤差和周節(jié)偏差的目的是測得齒形誤差。2、測量齒圈跳動時為什么要根據(jù)齒輪的模數(shù)選用不同直徑的球形測量頭？答：測量徑跳選擇不同的球星測頭主要是因為需要球和齒面的相切位置盡可能的在節(jié)圓附近，另外考慮也要避免球頭直徑過小會造成球和齒根接觸或者過大和齒面頂端修形部分接觸造成測量錯誤或誤差過大。3、雙嚙中心距與安裝中心有何區(qū)別？答：雙嚙中心距：在雙嚙儀上，被測齒輪與測量齒輪之間隨著被測齒的轉動而變化的兩齒輪中心距，稱為雙嚙中心距。雙嚙中心距綜合反映被測齒輪由于齒輪加工誤差引起的的徑向誤差。 安裝中心距：標準齒輪按無齒側間隙安裝的中心距稱為標準齒輪的標準安裝中心距。4、若無精確的測量齒輪，能否進行雙面嚙合測量？為什么？答：能。因為雙嚙檢驗時的齒輪嚙合狀況與齒輪傳動設計時一樣。5、齒向誤差是由什么加工誤差產(chǎn)生的？為什么同一齒輪左、右齒面的齒向誤差的數(shù)值或走向不一定相同？答：產(chǎn)生的原因是多方面的，其中即有機床工作精度的影響，又有刀具與刀具安裝誤差、工件與工件安裝誤差，以及切削過程中彈性變形造成的影響。前刀面沿軸向?qū)τ诳纵S線的平行度誤差使各刀齒偏離了正確的齒形位置，而且刀齒左右兩側刃偏離值不等，這樣產(chǎn)生了同一齒輪左、右齒面的齒向誤差的數(shù)值或走向不一定相同。6、測量和的目的有何不同？答：測量是控制傳遞