測試技術實驗指導書 2015(共27頁)

1、 PAGE 24PAGE 28 實驗一 金屬(jnsh)箔式應變片及電橋性能實驗注：該實驗(shyn)分為四個小實驗在寫實驗報告時注意將相關目的、原理、步驟總結為一部分，但每個實驗后的思考題應完成。單臂電橋(din qio)實驗一、實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為：式中為電阻絲電阻的相對變化，為應變靈敏系數(shù)，為電阻絲長度相對變化，金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，通過它轉換被測部位的受力狀態(tài)變化，電橋的作用是完成電阻到電壓的比例

2、變化，電橋的輸出電壓反映了相應的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓O1。三、需用器件與單元：應變式傳感器實驗模塊、砝碼、數(shù)顯表（主控臺上電壓表）、15V電源、4V電源、萬用表（自備）。四、實驗步驟：1、檢查應變傳感器的安裝根據(jù)圖1-1應變式傳感器已裝于應變傳感器模塊上。傳感器中各應變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上，可用萬用表進行測量判別，各應變片初始阻值R1=R2=R3=R4=3512，加熱絲初始阻值為20-50左右。2、差動放大器的調零首先將實驗模塊調節(jié)(tioji)增益電位器Rw3順時針到底（即此時放大器增益最大。然后將差動放大器的正、負輸入端相連并與地短接，輸出

3、端與主控臺上的電壓表輸入端Vi相連。檢查無誤后從主控臺上接入模塊電源15V以及地線。合上主控臺電源開關，調節(jié)實驗模塊(m kui)上的調零電位器Rw4，使電壓表顯示為零（電壓表的切換開關打到2V檔）。關閉主控箱電源。（注意： Rw4的位置一旦確定，就不能改變，一直到做完實驗為止）3、電橋(din qio)調零適當調小增益Rw3（順時針旋轉3-4圈，電位器最大可順時針旋轉5圈），將應變式傳感器的其中一個應變片R1（即模塊左上方的R1）接入電橋（如圖）作為一個橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7模塊內已連接好，其中模塊上虛線電阻符號為示意符號，沒有實際的電阻存在），按圖1-2完成接

4、線，給橋路接入4V電源（從主控箱引入），同圖1-2 應變式傳感器單臂電橋實驗接線圖時，將模塊左上方撥段開關撥至左邊“直流”檔（直流檔和交流檔調零電阻阻值不同）。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關。調節(jié)電橋調零電位器Rw1，使電壓表顯示為零。備注：1）、如出現(xiàn)(chxin)零漂現(xiàn)象，則是應變片在供電電壓下，應變片本身通過電流所形成的應變片溫度效應的影響，可觀察零漂數(shù)值的變化，若調零后數(shù)值穩(wěn)定下來，表示應變片已處于工作狀態(tài)，時間大概510分鐘。2）、如出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定，電壓表讀數(shù)隨機跳變情況，可再次確認各實驗線的連接是否牢靠，且保證實驗過程(guchng)中，盡量不接觸實驗線，另外，由于應變實驗增益

5、比較大，實驗線陳舊或老化后產生線間電容效應，也會產生此現(xiàn)象。3）、因應變實驗差動放大器放大倍數(shù)很高，應變傳感器實驗模塊對各種信號干擾很敏感，所以在用應變模塊做實驗時模塊周圍(zhuwi)不能放置有無線數(shù)據(jù)交換的設備，例如正在無線上網的手機、ipad、筆記本等電子設備。4、測量并記錄在電子秤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應的數(shù)顯表值，直到10只砝碼加完。記下實驗結果填入表1-1，關閉電源。 表1-1 單臂電橋輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）5、計算靈敏度和誤差 根據(jù)表1-1計算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）；計算非線性誤差：f1=F S100%

6、，式中為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差，F(xiàn) S滿量程輸出平均值，此處為500g或200g。五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂電阻應變片應選用：（1）正（受拉）應變片（2）負（受壓）應變片（3）正、負應變片均可。半橋性能實驗一、實驗(shyn)目的：比較半橋與單臂電橋的不同性能，了解(lioji)其特點。二、基本原理：不同受力方向的兩片應變片（實驗(shyn)模塊上對應變片的受力方向有標識）接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當兩片應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：應變式傳感器實驗模塊、砝碼、數(shù)顯表（主控臺上電壓表）、15V電

7、源、4V電源、萬用表（自備）。四、實驗步驟：保持金屬箔式應變片實驗單臂電橋性能試驗中的Rw3和Rw4的當前位置不變。2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實驗模塊左上方的應變片，此時要根據(jù)模塊上的標識確認R1和R2受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應變片作為電橋的相鄰邊。給橋路接入4V電源，檢查連線無誤后，合上主控箱電源，調節(jié)電橋調零電位器Rw1進行橋路調零。依次輕放標準砝碼，將實驗數(shù)據(jù)記入表1-2，根據(jù)表1-2計算靈敏度S=，非線性誤差f2。圖1-3 應變式傳感器半橋實驗接線圖表1-2 半橋測量時，輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）五、思考題：橋路（差動

8、電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性（2）應變(yngbin)片應變效應是非線性的（3）調零值不是真正為零。3、全橋性能(xngnng)實驗一、實驗(shyn)目的：了解全橋測量電路的優(yōu)點。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，受力方向不同的接入鄰邊，當應變片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其變化值R1=R2=R3=R4時，其橋路輸出電壓Uo3=。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三、需用器件和單元：應變式傳感器實驗模塊、砝碼、數(shù)顯表（主控臺上電壓表）、15V電源、4V電源、萬用表（自備）。四、實

9、驗步驟： 圖1-4接線(ji xin)1、保持(boch)單臂、半橋實驗中的Rw3和Rw4的當前位置不變。2、根據(jù)圖1-4接線，實驗方法與半橋實驗相同，全橋測量電路(dinl)中，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，不同的接入鄰邊，將實驗結果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。表1-3全橋輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）3、根據(jù)表1-3計算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）；計算非線性誤差：f1=F S100%，式中為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差，F(xiàn) S滿量程輸出平均值。4、單臂、半橋、全橋性能(xngnng)比較一、實驗(shyn)目的：

10、比較單臂、半橋、全橋輸出(shch)時的靈敏度和非線性度，得出相應的結論。二、實驗步驟：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度，從理論上進行分析比較。闡述理由（注意：實驗一、二、三中的放大器增益RW3必須在相同的位置）。實驗二 常用傳感器測量實驗注：該實驗同樣包括幾個(j )小的實驗，寫實驗報告時注意總結，前5個實驗為比做實驗，帶*為選做實驗1、壓阻式傳感器測量(cling)實驗一、實驗(shyn)目的：了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。二、基本原理： 擴散硅壓阻式壓力傳感器在單晶硅的基片上擴散出P型或N型電阻條，接成電橋。在壓力作用下根據(jù)半導體的壓阻效

11、應，基片產生應力，電阻條的電阻率產生很大變化，引起電阻的變化，我們把這一變化引入測量電路，其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。三、需用器件與單元：壓力源（已在主控箱內）、數(shù)字壓力表、壓力傳感器實驗模塊、流量計、氣源連接導管、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源4V、15V。四、實驗步驟：根據(jù)圖連接管路和電路，主控箱內包含壓縮泵、貯氣箱、三通連接管等，流量計已接好。將硬管一端插入主控板上的氣源快速插座中（注意管子拉出時請用手按住氣源插座的藍色邊緣，向內壓，則硬管可輕松拉出）。另一端軟導管與壓力傳感器（已固定在壓力傳感器模塊上）接通。這里選用的差壓傳感器兩只氣嘴中，一只為高壓嘴，另一只為低壓嘴。本實驗模塊連接

12、見圖2-2，壓力傳感器有4端：3端接+4V電源，1端接地線，2端為Uo+，4端為Uo- 。1、2、3、4端順序排列見圖2-2。儲氣箱 壓縮泵 220AC K3 調氣閥 快速接頭 三通 壓力傳感器 顯示單元 處理電路 低壓端 高壓端 主控箱內部 外接部分 流 量 計 單相閥 圖2-1 壓阻式壓力傳感器測量系統(tǒng) 壓力顯示接主控箱電源輸出 Vi 地 接主控箱數(shù)顯表 正 面 地 1 2 3 4 高壓咀 低壓咀 圖2-2 壓力傳感器壓力實驗接線圖 2、實驗(shyn)模塊上Rw2用于調節(jié)(tioji)零位，Rw1可調節(jié)(tioji)放大倍數(shù)，按圖2-2接線，模塊的放大器輸出Vo2引到主控箱數(shù)顯表的Vi插

13、座。將顯示選擇開關撥到20V檔，反復調節(jié)Rw2（此時Rw1順時針旋轉1-2圈，Rw3處于電位器中間位置）使數(shù)顯表顯示為零。3、先順時針旋轉主控臺面板的流量計旋鈕到底（此時相當于主控箱內壓力罐最大，即流量計閥門完全關斷）。4、打開主控箱電源，合上主控箱上的氣源開關（啟動壓縮泵），此時主控臺壓力表同步顯示當前的氣源壓力值，同時記錄當前的Vo2的輸出電壓值。5、逐步關小流量計旋鈕（逆時針旋轉流量計旋鈕），使在520KP之間每下降2KP分別讀取壓力表讀數(shù)，同步記錄數(shù)據(jù)。6、記下相應的數(shù)顯表值列于表2-1。表2-1 壓力表數(shù)值與變換電路輸出電壓值P（KP）VO（V）2、電容式傳感器的位移特性實驗一、實驗

14、目的：了解電容式傳感器結構及其特點。二、基本原理：利用平板(pngbn)電容和其他結構的關系式通過(tnggu)相應的結構和測量電路可以選擇、A、d三個參數(shù)中，保持兩個參數(shù)不變，而只改變其中(qzhng)一個參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（變）、測微小位移（d變）和測量液位（A變）等多種電容傳感器。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗模塊、測微頭、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、直流穩(wěn)壓源。四、實驗步驟：按下圖將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模塊上。2、將電容傳感器專用連線插入電容傳感器實驗模塊專用接口，接線圖如下。3、將電容(dinrng)傳感器實驗模塊的輸出端Vo1與數(shù)顯表單元（主控臺電壓表

15、）Vi相接，Rw調節(jié)到中間位置。4、接入15V電源，旋動測微頭推進電容傳感器動極板位置，每隔0.5mm記下位移(wiy)X與輸出電壓值（此時電壓檔位打在20v），填入表4-1。表4-1 電容傳感器位移(wiy)與輸出電壓值X（mm）V（mv）5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差f。3、磁電式傳感器測速實驗一、實驗目的：了解磁電式傳感器測量轉速的原理。二、基本原理：基于電磁感應原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應電勢：發(fā)生變化，因此當轉盤上嵌入N個磁鋼時，每轉一周線圈感應電勢產生N次變化，通過放大、整形和計數(shù)等電路即可測量轉速。三、需用器件與單元：磁電傳感器、數(shù)

16、顯單元測轉速檔、轉速調節(jié)2-24V，轉動源模塊。四、實驗步驟：磁電式轉速傳感器按圖5-4安裝，2、傳感器端面離轉動盤面2mm左右，并且對準反射面內的磁鋼。將磁電式傳感器輸出端插入數(shù)顯單元fi孔，磁電傳感器作切割磁力線旋轉（磁電式傳感器兩輸出插頭插入面板上的兩個插孔）3、將波段(bdun)開關選擇轉速測量檔。4、將轉速調節(jié)電源(dinyun)2-24V用引線引入到面板上轉動源單元中轉動電源2-24V插孔，合上主控箱電源開關。使轉速電機帶動轉盤旋轉，逐步增加電源電壓，觀察轉速變化情況。五、思考題：為什么說磁電式轉速傳感器不能測很低速(d s)的轉動，能說明理由嗎？4、光纖傳感器測速實驗一、實驗目的

17、：了解光纖位移傳感器用于測量轉速的方法。二、基本原理：利用光纖位移傳感器探頭對旋轉體被測物反射光的明顯變化產生的電脈沖，經電路處理即可測量轉速。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模塊、轉速/頻率數(shù)顯表、直流源15V、轉速調節(jié)224V，轉動源模塊。四、實驗步驟：1、光纖傳感器按下圖裝于傳感器支架上，使光纖探頭與電機轉盤平臺中磁鋼反射點對準。2、按“光纖位移特性實驗”的連線圖，將光纖傳感器實驗模塊輸出Vo1與數(shù)顯電壓表Vi端相接，接上實驗模塊上15V電源，數(shù)顯表的切換開關選擇開關撥到20V檔。 = 1 * GB3 用手轉動圓盤，使探頭避開反射面（暗電流），合上主控箱電源開關，調節(jié)Rw2

18、使數(shù)顯表顯示接近零（0），此時Rw1處于中間位置。 = 2 * GB3 再用手轉動圓盤，使光纖探頭對準反射點，調節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 步驟，直至兩者的電壓差值最大，再將Vo1與轉速/頻率數(shù)顯表fi輸入端相接，數(shù)顯表波段開關撥到轉速檔。3、將轉速調節(jié)2-24V，接入轉動電源24V插孔上，使電機轉動，逐漸加大轉速源電壓(diny)。使電機轉速盤加快轉動，固定某一轉速，觀察并記下數(shù)顯表上的讀數(shù)n1。4、固定轉速電壓不變，將選擇開關撥到頻率測量檔，測量頻率，記下頻率讀數(shù)(dsh)，根據(jù)轉盤上的測速點數(shù)折算成轉速值n2（轉速和頻率的折算關系為

19、：轉速=頻率*60/12）。5、將實驗(shyn)步驟4與實驗步驟3比較，以轉速n1作為真值計算兩種方法的測速誤差（相對誤差），相對誤差r=(n1-n2)/n1)100%。五、思考題：測量轉速時轉盤上反射（或吸收點）的多少與測速精度有否影響，你可以用實驗來驗證比較轉盤上是一個黑點的情況。5、 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：光電式轉速傳感器有反射型和直射型兩種，本實驗裝置是反射型的，傳感器端部有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源在轉盤上反射后由光電管接收轉換成電信號，由于轉盤上有黑白相間的12個間隔，轉動時將獲得與轉速及黑白間隔數(shù)有

20、關的脈沖，將電脈沖計數(shù)處理即可得到轉速值。三、需用器件與單元：光電轉速傳感器、+5V直流電源、轉動源單元及轉速調節(jié)2-24V、數(shù)顯轉速/頻率表。四、實驗步驟：光電轉速傳感器安裝如圖5-4所示，電機 電機轉盤平臺 圖5-4 霍爾、光電、磁電轉速傳感器安裝示意圖 霍爾、光電 工作平臺 支架 23mm 2、在傳感器支架上裝上光電轉速傳感器，調節(jié)高度，使傳感器端面離平臺表面2-3mm，將傳感器引線分別插入相應的插孔，其中紅色接入直流電源+5V，黑色為接地(jid)端，藍色輸入主控箱fi，轉速/頻率表置“轉速(zhun s)”檔。3、將轉速調節(jié)(tioji)2-24V接到轉動源24V插孔上。4、將光電傳

21、感器的藍色實驗端子與數(shù)顯電壓表Vi端相接，數(shù)顯表的切換開關選擇開關撥到20V檔。 = 1 * GB3 用手轉動圓盤，使探頭避開反射面（磁鋼處為反射面），合上主控箱電源開關，讀出此時的電壓值。 = 2 * GB3 再用手轉動圓盤，使光電傳感器對準磁鋼反射面，調節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 步驟，直至兩者的電壓差值最大，再將Vo1與轉速/頻率數(shù)顯表fi輸入端相接，數(shù)顯表的波段開關撥到轉速檔。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。如顯示轉速不穩(wěn)定，可調節(jié)傳感器的安裝高度，或者觀察一下光電傳感器的發(fā)射反射面是否和光電傳感器探

22、頭平齊。五、思考題：已進行的實驗中用了多種傳感器測量轉速，試分析比較一下哪種方法最簡單、方便。6* Cu50溫度傳感器的溫度特性實驗一、實驗目的：了解Cu50溫度傳感器的特性與應用。二、基本原理：在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合，一般采用銅電阻，可用來測量-50C+150C的溫度。銅電阻有下列優(yōu)點：在上述溫度范圍內，銅的電阻與溫度呈線性關系 Rt = R0(1+at)電阻溫度系數(shù)高，a = 4.254.2810-3/ C容易提純，價格便宜三、需用(x yn)器件與單元：K型熱電偶、Cu50熱電阻、YL系列(xli)溫度測量控制儀、溫度源、直流電源15V、溫度傳感器實驗(shyn)模塊、數(shù)

23、顯單元（主控臺電壓表）、萬用表。四、實驗步驟：1、差動電路調零首先對溫度傳感器實驗模塊的運放測量電路和后續(xù)的反相放大電路調零。具體方法是把R5和R6的兩個輸入點短接并接地，然后調節(jié)Rw2使Vo1的輸出電壓為零，再調節(jié)Rw3，使Vo2的輸出電壓為零，此后Rw2和Rw3不再調節(jié)。2、溫控儀表的使用將溫度測量控制儀上的220V電源線插入主控箱兩側配備的220V控制電源插座上。注意：首先根據(jù)溫控儀表型號，仔細閱讀“溫控儀表操作說明”，（見附錄一）學會基本參數(shù)設定（出廠時已設定完畢）。3、熱電偶的安裝選擇控制方式為內控方式，將K型熱電偶溫度感應探頭插入溫度源上方兩個傳感器放置孔中的任意一個。將K型熱電偶

24、自由端引線插入“YL系列溫度測量控制儀”正前方面板的的“傳感器”插孔中，紅線為正極。然后將溫度源的電源插頭插入溫度測量控制儀面板上的加熱輸出插孔。4、熱電阻的安裝及室溫調零將Cu50熱電阻傳感器探頭插入溫度源源的另一個插孔中，尾部紅色線為正端，插入實驗模塊的a端，其它兩端相連插入b端，見下圖，a端接電源+2V，b端與差動運算放大器的一端相接，橋路的Rw1另一端和差動運算放大器的另一端相接（R2=50歐姆）。模塊的輸出Vo2與主控臺數(shù)顯表Vi相連，連接好電源及地線，合上主控臺電源，調節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零（此時溫度測量控制儀電源關閉）5、測量(cling)記錄合上內控選擇開關（“加熱(ji

25、r)方式”和“冷卻(lngqu)方式”均打到內控方式），設定溫度控制值為40C，當溫度控制在40C時開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設定溫度值為40C+nt，建議t=5C，n=17，到75C每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。待溫度穩(wěn)定后記下數(shù)顯表上的讀數(shù)（若在某個溫度設定值點的電壓值有上下波動現(xiàn)象，則是由于控制溫度在設定值的+1C范圍波動的結果，這樣可以記錄波動時，傳感器信號變換模塊對應輸出的的電壓最小值和最大值，取其中間數(shù)值）填入表11-1。表11-1：T（C）V（mv）6、根據(jù)數(shù)據(jù)結果，計算t=5C時，Cu50熱電阻傳感器對應變換電路輸出的V數(shù)值是否接近。7* Pt100熱電阻測溫特性實驗一、實

26、驗目的：了解熱電阻的特性與應用。二、基本原理：利用導體電阻隨溫度變化的特性。熱電阻用于測量時，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關系。常用鉑電阻和銅電阻，鉑電阻在0-630.74C以內，電阻Rt與溫度t的關系為：Rt = R0(1+At+Bt2)R0系溫度(wnd)為0C時的鉑熱電阻的電阻值。本實驗(shyn)R0=100C，A=3.9080210-3 C-1B=-5.08019510-7 C-2,鉑電阻現(xiàn)是三線連接，其中一端接兩根引線主要是為了(wi le)消除引線電阻對測量的影響。三、需用器件與單元： K型熱電偶、Pt100熱電阻、溫度測量控制儀、溫度源

27、、溫度傳感器實驗模塊、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、萬用表、直流穩(wěn)壓電源15V和2V。四、實驗步驟：1、同“參照Cu50溫度傳感器實驗”的 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 、 = 3 * GB3 、 = 4 * GB3 步操作。2、將Pt100鉑電阻三根引線引入“Rt”輸入的a、b上：用萬用表歐姆檔測出Pt100三根引線中短接的兩根線（藍色和黑色）接b端，紅色接a端。這樣Rt（Pt100）與R3、R1、R11、R4組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。Rw1中心活動點與R6相接，見圖11-5。3、測量記錄合上內控選擇開關（“加熱方式”和“冷卻方式”均打到內控方式），設定溫度控制值為40

28、C，當溫度控制在40C時開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設定溫度值為40C+nt，建議t=5C，n=17，到75C每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。待溫度穩(wěn)定后記下數(shù)顯表上的讀數(shù)（若在某個溫度設定值點的電壓值有上下波動現(xiàn)象，則是由于控制溫度在設定值的+1C范圍波動的結果，這樣可以記錄波動時，傳感器信號變換模塊對應輸出的的電壓最小值和最大值，取其中間數(shù)值）填入下表T（C）V（mv）4、根據(jù)數(shù)據(jù)結果(ji gu)，計算t=5C時，Pt100熱電阻傳感器對應變換電路(dinl)輸出的V數(shù)值是否(sh fu)接近。五、思考題：如何根據(jù)測溫范圍和精度要求選用何種熱電阻？8* 熱電偶測溫性能實驗一、實驗目的：了

29、解熱電偶測量溫度的性能與應用范圍。二、基本原理：當兩種不同的金屬組成回路，如兩個接點有溫度差，就會產生熱電勢，這就是熱電效應。溫度高的接點稱工作端，將其置于被測溫度場，以相應電路就可間接測得被測溫度值，溫度低的接點就稱冷端（也稱自由端），冷端可以是室溫值或經補償后的0C、25C。三、需用器件與單元：熱電偶K型、E型、溫度測量控制儀、溫度源、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、直流穩(wěn)壓電源15V。四、實驗步驟：在溫度控制儀上選擇控制方式為內控方式，將K，E熱電偶插到溫度源的插孔中，K型的自由端接到溫度控制儀上標有傳感器字樣的插孔中。然后將溫度源的電源插頭插入溫度測量控制儀面板上的加熱輸出插孔。從主控箱上將

30、15V電壓，地接到溫度模塊上，并將R5，R6兩端短接同時接地，打開主控箱電源開關及溫度測量控制儀的開關，將模塊上的Vo2與主控箱數(shù)顯表單元上的Vi相接。將Rw2旋至中間位置，調節(jié)Rw3使數(shù)顯表顯示為零。設定溫度測量控制儀上的溫度儀表控制溫度T=40。去掉R5，R6接地線及連線，將E型熱電偶的自由端與溫度模塊的放大器R5，R6相接，同時E型熱電偶的藍色接線端子接地。觀察溫控儀表的溫度值，當溫度控制在40時，調節(jié)Rw2，對照分度表將Vo2輸出調至和分度表10倍數(shù)值相當（分度表見后）。調節(jié)(tioji)溫度儀表的溫度值T=50，等溫度穩(wěn)定后對照分度表觀察數(shù)顯表的電壓值，若電壓值超過分度表的10倍數(shù)值

31、時，調節(jié)(tioji)放大倍數(shù)Rw2，使Vo2輸出與分度表10倍數(shù)值相當。重新(chngxn)將溫度設定值設為T=40，等溫度穩(wěn)定后對照分度表觀察數(shù)顯表的電壓值，此時Vo2輸出值是否與10倍分度表值相當，再次調節(jié)放大倍數(shù)Rw2，使其與分度表10倍數(shù)值接近。重復步驟4，5以確定放大倍數(shù)為10倍關系。記錄當T=50時數(shù)顯表的電壓值。重新設定溫度值為40+nt,建議t=5,n=17，每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓值與溫度值，并記入表11-3中。表11-3 E型熱電偶電勢（經放大）與溫度數(shù)據(jù)(考慮到熱電偶的精度及處理電路的本身誤差，分度表的對應值可能有一定的偏差)T+ntV（mv）五、思考題：1、同樣實驗

32、方法，完成K型熱電偶電勢（經放大）與溫度數(shù)據(jù)1、通過溫度傳感器的三個實驗你對各類溫度傳感器的使用范圍有何認識？2、能否用Pt100設計一個直接顯示攝氏溫度-50C-50C的數(shù)字式溫度計，并利用本實驗臺進行實驗。E型熱電偶分度表 參考端溫度：0工作端溫度C0123456789熱 電 動 勢 mv-10-0.64-0.70-0.77-0.83-0.89-0.96-1.02-1.08-1.14-1.21-0-0.00-0.06-0.13-0.19-0.26-0.32-0.38-0.45-0.51-0.5800.000.070.130.200.260.330.390.460.520.59100.650

33、.720.780.850.910.981.051.111.181.24201.311.381.441.511.5771.641.701.771.841.91301.982.052.122.182.252.322.382.452.522.59402.662.732.802.872.943.003.073.143.213.28503.353.423.493.563.623.703.773.843.913.98604.054.124.194.264.334.414.484.554.624.69704.764.834.904.985.055.125.205.275.345.41805.485.565.

34、635.705.785.855.925.996.076.14906.216.296.366.436.516.586.656.736.806.871006.967.037.107.177.257.327.407.477.547.62實驗三、常用物理量（位移(wiy)）測量實驗1、電渦流(wli)傳感器位移特性實驗一、實驗(shyn)目的：了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通以高頻電流的線圈產生磁場，當有導電體接近時，因導電體渦流效應產生渦流損耗，而渦流損耗與導電體離線圈的距離有關，因此可以進行位移測量。三、需用器件與單元：電渦流傳感器實驗模塊、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單

35、元（主控臺電壓表）、測微頭、鐵圓片。四、實驗步驟：1、根據(jù)圖8-1安裝電渦流傳感器。2、觀察傳感器結構，這是一個扁平繞線圈。3、將電渦流傳感器輸出線接入模塊上標有Ti的插孔中，作為振蕩器的一個原件。4、在測微頭端部裝上鐵質金屬(jnsh)圓片，作為電渦流傳感器的被測體。5、將實驗(shyn)模塊輸出端Vo與數(shù)顯單元輸入端Vi相接。數(shù)顯表量程切換開關選擇電壓20V檔。6、用連接(linji)導線從主控臺接入+15V直流電源到模塊上標有+15V的插孔中，同時主控臺的“地”與實驗模塊的“地”相連。7、使測微頭與傳感器線圈端部有機玻璃平面接觸，開啟主控箱電源開關（數(shù)顯表讀數(shù)能調到零的使接觸時數(shù)顯表讀數(shù)

36、為零且剛要開始變化），記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm（或0.5mm）讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結果列入表8-1。 表8-1 電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）8、根據(jù)表8-1數(shù)據(jù)，畫出V-X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進行正、負位移測量時的最佳工作點，試計算量程為1mm、3mm、5mm時的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。五、思考題：1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關，如果需要測量5mm的量程應如何設計傳感器？2、用電渦流傳感器進行非接觸位移測量時，如何根據(jù)使用量程(lingchng)選用傳感器？2、被測體材質(ci zh)對電渦流傳感器的特性(txn

37、g)影響實驗一、實驗目的：了解不同的被測體材料對電渦流傳感器性能的影響。二、基本原理：渦流效應與金屬導體本身的電阻率和磁導率有關，因此不同的材料就會有不同的性能。三、需用器件與單元：除與“電渦流位移特性實驗”相同外，另加銅和鋁的被測體小圓片。四、實驗步驟：1、傳感器安裝同“電渦流位移特性實驗”傳感器的安裝。2、將原鐵圓片換成鋁和銅圓片。3、重復“電渦流位移特性實驗”步驟，進行被測體為鋁圓片和銅圓片時的位移特性測試，分別記入表8-2和表8-3。表8-2 被測體為鋁圓片時的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）表8-3 被測體為銅圓片時的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）4、根據(jù)表8-2和表8-3

38、分別計算量程為1mm和3mm時的靈敏度和非線性誤差（線性度）。5、比較實驗二十三和本實驗所得的結果，并進行小結。3、被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗一、實驗目的：了解電渦流傳感器在實際應用中其位移特性與被測體的形狀和尺寸有關。二、基本原理：電渦流傳感器在實際應用中，由于被測體的形狀、大小不同會導致被測體上渦流效應的不充分，會減弱甚至不產生渦流效應，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實際測量中，往往(wngwng)必須針對具體的被測體進行靜態(tài)特性標定。三、需用器件(qjin)與單元：直流源、電渦流傳感器、測微頭、電渦流傳感器實驗模塊、不同面積(min j)的鋁被測體、數(shù)顯單元。四、

39、實驗步驟：1、傳感器安裝與前面靜態(tài)特性實驗相同。2、按照測靜態(tài)特性實驗要求連接好測量線路。3、在測微頭上分別用兩種不同的被測鋁（小圓片、小圓柱體）進行電渦流位移特性測定，分別記入表8-5。表8-5 不同尺寸時的被測體特性數(shù)據(jù)X（mm）被測體1被測體24、根據(jù)表8-5數(shù)據(jù)計算目前范圍內兩種被測體：被測體1、2的靈敏度，并說明理由。4、光纖傳感器的位移特性實驗一、實驗目的：了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實驗采用的是導光型多模光纖，它由兩束光纖混合組成Y型光纖，探頭為半圓分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端，即探頭

40、，它與被測體相距X，由光源發(fā)出的光通過光纖傳到端部射出后再經被測體反射回來，由另一束光纖接收反射光信號再由光電轉換器轉換成電壓量，而光電轉換器轉換的電壓量大小與間距X有關，因此可用于測量位移。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模塊、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、測微頭、15V直流源、反射面。四、實驗步驟：1、根據(jù)圖9-1安裝光纖位移傳感器，光纖傳感器有分叉的兩束插入實驗板上的光電變換座孔上。其內部已和發(fā)光管D及光電轉換(zhunhun)管T相接。將光纖實驗(shyn)模塊輸出端Vo1與數(shù)顯單元(dnyun)（電壓檔位打在20V）相連，見下圖。3、調節(jié)測微頭，使探頭與反射平板輕微接觸。4

41、、實驗模塊接入15V電源，合上主控箱電源開關，調節(jié)Rw1到中間位置，調Rw2使數(shù)顯表顯示為零。5、旋轉測微頭，被測體離開探頭，每隔0.1mm（0.2mm）或讀出數(shù)顯表值，將其填入表9-1。表9-1 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X（mm）V（v）6、根據(jù)表9-1的數(shù)據(jù)，分析(fnx)光纖位移傳感器的位移特性，計算在量程1mm時的靈敏度和非線性誤差。五、思考題：光纖位移(wiy)傳感器測位移時對被測體的表面有些什么要求？*實驗為選做實驗，有余力(y l)的同學可在課余時間選做 實驗* 溫度儀表PID控制實驗常規(guī)儀表控制在當前檢測和控制領域的應用非常廣泛，即使在一些復雜控制系統(tǒng)中，儀表控制仍起著非常重要的作用。需用器件與單元：K或E型熱電偶、溫度測量控制儀，溫度源。一、主要功能：針對畢業(yè)設計、課程設計專門研制的溫度控制系統(tǒng)。YL系列溫度測量控制儀主要功能如下：1、傳感器可以選擇K或E型熱電偶（已提供）。2、溫度測量控制儀輸出標準05V（對應0C到100C），作為外部控制系統(tǒng)中的傳感器測量信號。3、提供標準外部輸入信號05V，作為線性加熱控制信號（1A，220V），同時為了平衡加溫和降溫效果，提供了繼電器冷卻信號，作為外部控制系統(tǒng)的輸出控制信號。4、選擇內控方式可以分析PID控制系統(tǒng)中P、I、D各參數(shù)的影響效果，為外控方式的開發(fā)提供了實驗(shyn)基礎。5、可以