傳感器原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書解讀

1、電工電子實驗中心實驗指導(dǎo)書傳感器原理及應(yīng)用實驗教程目錄實驗一應(yīng)變片直流全橋的應(yīng)用一電子秤實驗 -1 -實驗二 差動變壓器測位移實驗 -9 -實驗三 霍爾傳感器測位移和轉(zhuǎn)速實驗-15 -實驗四 電渦流傳感器測位移和振動實驗-19 -實驗五 光電傳感器控制電機轉(zhuǎn)速實驗-25 -實驗六 K熱電偶測溫性 能實驗 -29 -實驗七 氣敏傳感器實驗 -36 -實驗八 濕敏傳感器實驗 -38 -附錄A CSY 2000型傳感器與檢測技術(shù)實驗臺說明書-41 -附錄B智能調(diào)節(jié)器簡介 -44 -實驗一 應(yīng)變片直流全橋的應(yīng)用一電子秤實驗一、實驗?zāi)康牧私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標定。二、實驗基本原理電阻應(yīng)變式傳感器

2、是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來組成。一 種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。 此類傳感器主要是通過一定的機械裝置將被測量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由 電阻應(yīng)變片將彈性元件的變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測量電路將電阻的變化 轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化信號輸出。它可用于能轉(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢 測，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機械加工、計量、建筑測量等行業(yè) 應(yīng)用十分廣泛。1、應(yīng)變片的電阻應(yīng)變效應(yīng)所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指具有規(guī)則外形的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下 產(chǎn)生應(yīng)變而其電阻值也會產(chǎn)生相應(yīng)地改變，這一物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)” 以圓柱形導(dǎo)體

3、為例：設(shè)其長為：L、半徑為 r、材料的電阻率為p時，根據(jù)電阻的定義式得當導(dǎo)體因某種原因產(chǎn)生應(yīng)變時，其長度L、截面積A和電阻率p的變化為 dL、dA、d p相應(yīng)的電阻變化為dR。對式（1 1）全微分得電阻變化率dR/R 為：dR_亙一 2dr丄必？RLf * P(1 2)式中：dL/L為導(dǎo)體的軸向應(yīng)變量&L dr/r為導(dǎo)體的橫向應(yīng)變量 r由材料力學(xué)得:e L=- r(1 3)式中：卩為材料的泊松比，大多數(shù)金屬材料的泊松比為0.30.5 左右；負號表示兩者的變化方向相反。將式（1 3）代入式（1 2）得:2逬式（1 4 ）說明電阻應(yīng)變效應(yīng)主要取決于它的幾何應(yīng)變（幾何效應(yīng)）和本身 特有的導(dǎo)電性能（壓

4、阻效應(yīng)）2、應(yīng)變靈敏度它是指電阻應(yīng)變片在單位應(yīng)變作用下所產(chǎn)生的電阻的相對變化量。（1）、金屬導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度K:主要取決于其幾何效應(yīng)；可取dR(1 + 2)(1 5)其靈敏度系數(shù)為：K= ”丨金屬導(dǎo)體在受到應(yīng)變作用時將產(chǎn)生電阻的變化，拉伸時電阻增大，壓縮時電阻減小，且與其軸向應(yīng)變成正比。金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變靈敏度一般在2左右。（2）、半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度：主要取決于其壓阻效應(yīng)；dR/R疋d p 2 p半導(dǎo)體材料之所以具有較大的電阻變化率，是因為它有遠比金屬導(dǎo)體顯著得多的壓阻效應(yīng)。在半導(dǎo)體受力變形時會暫時改變晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，因而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱之為半導(dǎo)

5、體的壓阻效應(yīng)。不同材質(zhì)的半導(dǎo)體材料在不同受力條件下產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)不同，可以是正（使電阻增大）的或負（使電阻減?。┑膲鹤栊?yīng)。也就是說，同樣是拉伸變形，不同材質(zhì)的半 導(dǎo)體將得到完全相反的電阻變化效果。半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)主要體現(xiàn)為壓阻效應(yīng)，其靈敏度系數(shù)較大，一般在100到200左右。3、貼片式應(yīng)變片應(yīng)用在貼片式工藝的傳感器上普遍應(yīng)用金屬箔式應(yīng)變片，貼片式半導(dǎo)體應(yīng)變片 （溫漂、穩(wěn)定性、線性度不好而且易損壞）很少應(yīng)用。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴散出半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜（擴 散出敏感柵），制成擴散型壓阻式（壓阻效應(yīng)）傳感器。4、箔式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)金屬箔式應(yīng)變

6、片是在用苯酚、環(huán)氧樹脂等絕緣材料的基板上，粘貼直徑為0.025mm 左右(b)箔式應(yīng)變片的金屬絲或金屬箔制成，如圖1 1所示。(a) 絲式應(yīng)變片圖11應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，與絲式應(yīng)變片工作原理相同。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(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R/R= K 式中：R/ R為電阻絲電阻相對變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)， = L/L為電阻 絲長度相對變化。5、測量電路為了將電阻應(yīng)變式傳感器的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，在應(yīng)用中一般 采用電橋電路作為其測量電路。電橋電路具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量范圍寬

7、、 線性度好且易實現(xiàn)溫度補償?shù)葍?yōu)點。能較好地滿足各種應(yīng)變測量要求，因此在應(yīng) 變測量中得到了廣泛的應(yīng)用。電橋電路按其工作方式分有單臂、雙臂和全橋三種，單臂工作輸出信號最小、線性、穩(wěn)定性較差；雙臂輸出是單臂的兩倍，性能比單臂有所改善；全橋工作時 的輸出是單臂時的四倍，性能最好。因此，為了得到較大的輸出電壓信號一般都 采用雙臂或全橋工作。基本電路如圖1 2 ( a)、( b)、( c)所示。QUOQOU0Q(a)單臂(b)半橋(c)全橋圖1 2應(yīng)變片測量電路(a)、單臂Uo = UU=(R1 + R1) / (R1 + R1 + R5) R7 / (R7 + R6)E=( R7 + R6) ( R1

8、 + R1 ) R7 ( R5 + R1 + R1 )/( R5 + R1 + R1 ) (R7 + R6 ) E設(shè) R1 = R5 = R6 = R7 ,且厶 R1 / R1 = A R/ Rvv 1 , R/ R = K , K 為靈 敏度系數(shù)。貝U Uo (1 / 4)( R1 / R1)E = (1 / 4)( R/ R)E = (1 / 4)K E(b) 、雙臂(半橋)同理：Uo (1 / 2)( R/ R)E = (1 / 2)K E(c) 、全橋同理:Uo ( R/ R)E = K E常用的稱重傳感器就是應(yīng)用了箔式應(yīng)變片及其全橋測量電路。數(shù)字電子秤實驗原理如圖 1 3。本實驗只做

9、放大器輸出Vo實驗，通過對電路的標定使電路輸出的電壓值為重量對應(yīng)值，電壓量綱(V)改為重量量綱(g)即成為一臺原始電子秤。廡幾Hit 、圖1 3數(shù)字電子稱原理框圖三、實驗儀器設(shè)備主機箱中的土 2V土 10V （步進可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源、土15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０?、托盤、砝碼。四、實驗步驟應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０逭f明：應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０逵蓱?yīng)變式雙孔懸臂梁載荷傳感器（稱重傳感器）、加熱器+5V電源輸入口、多芯插頭、應(yīng)變片測量電路、差動放大器組成。實驗?zāi)０逯械腞1（傳感器的左下 ）、R2（傳感器的右下 八R3（傳感器的右上）、R4（傳感器的左上 ）為稱重傳感器上的應(yīng)變片輸出口；沒有文

10、字標記的5個電阻符號是空的無實體，其中4個電阻符號組成電橋模型是為電路初學(xué)者組成電橋接線方便而設(shè)；R5、R6、R7是350 Q固定電阻，是為應(yīng)變片組成單臂電橋、雙臂電橋（半橋）而設(shè)的其它橋臂電阻。加熱器+5V是傳感器上的加熱器的電源輸入口，做應(yīng)變片溫度影響實驗時用。多芯插頭是振動源的振動梁上的應(yīng)變片輸 入口，做應(yīng)變片測量振動實驗時用。1、將托盤安裝到傳感器上，如圖1 4所示。-5 -圖1 4傳感器托盤安裝示意圖2、測量應(yīng)變片的阻值：當傳感器的托盤上無重物時，分別測量應(yīng)變片R1、R2、R3、R4的阻值。在傳感器的托盤上放置 10只砝碼后再分別測量R1、R2、R3、R4的阻值變化，分析應(yīng)變片的受力

11、情況（受拉的應(yīng)變片：阻值變大，受壓的應(yīng)變片：阻值變小。）。4（1/2） ft數(shù)顯萬用表2k檔測阻值屈斐傳感器實驗?zāi)O圖15測量應(yīng)變片的阻值示意圖3、實驗?zāi)０逯械牟顒臃糯笃髡{(diào)零：按圖1 6示意接線，將主機箱上的電壓表量程切換開關(guān)切換到2V檔，檢查接線無誤后合上主機箱電源開關(guān)；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器RW3合適位置（先順時針輕輕轉(zhuǎn)到底，再逆時針回轉(zhuǎn)1圈）后，再調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器RW4，使電壓表顯示為零。Bj. Ra Rd Rflo 0 o o o應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０錼直流穩(wěn)壓電游 咖JTO夏應(yīng)QT盟電壓表*s?2IIi Is.8.8.kJ iI ISB*1? 7 2OTVi圖1 6差動放在

12、器調(diào)零接線示意圖4、關(guān)閉主機箱電源，按圖1 7 （應(yīng)變片全橋性能實驗接線示意圖）示意接線，將土 2V土 10V可調(diào)電源調(diào)節(jié)到土4V檔。檢查接線無誤后合上主機箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1,使主機箱電壓表顯示為零；圖1 7應(yīng)變片全橋性能實驗接線示意圖5、將10只砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器RW3（增益即滿量程調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.200V（2V檔測量）。6、拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器RW4（零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為 0.000V。V改為重量綱7、重復(fù)3、4步驟的標定過程，一直到精確為止，把電壓量綱 g，將砝碼依次放在托盤上稱重；放上筆、鑰匙之類的小東西稱一下重

13、量。實驗完 畢，關(guān)閉電源。實驗二差動變壓器測位移實驗實驗?zāi)康奈灰频姆椒?。了解差動變壓器的工作原理和特性，掌握差動變壓器測量實驗基本原理差動變壓器的工作原理電磁互感原理。差動變壓器的結(jié)構(gòu)如圖 2 1所示，由一個一次繞組 1和二個二次繞組2、3及一個銜鐵 4組成。差動變壓器 一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化。由 于把二個二次繞組反向串接（*同名端相接），以差動電勢輸出，所以把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器，通常簡稱差動變壓器。動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影當差響），它的等效電路如圖2 2所示。圖中U1為一次繞組激勵電

14、壓;互感：L1、R1分別為的電感；R21、R22M1、次繞組的電感和有效電阻；分別為兩個二次繞組的有效電阻。圖22差動變壓器的等效電路圖M2分別為一次繞組與兩個二次繞組間的L21、L22分別為兩個二次繞組對于差動變壓器，當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同。由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當銜鐵移向二次繞組L21，這時互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵位移 越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當銜鐵向二次繞組L22 一邊移動差動輸出電動

15、勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。% +帆二次繞組的感應(yīng)動勢為:必1二-抑Mji屁r咖ji由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動勢為:2D懸由圖2 2可以看出一次繞組的電流為:其有效值為：3囲+ （血差動變壓器的輸出特性曲線如圖2 3所示.圖中E21、E22分別為兩個二次繞組的輸出感應(yīng)電動勢，E2為差動輸出電動勢，X表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。E0為零點殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。零點殘余電動勢的存在

16、，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標。為了減小零點殘余電動勢可采取以下方法：1、盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對稱。磁性材料要經(jīng) 過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。2、選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動方向又可 改善輸出特性，減小零點殘余電動勢。3、采用補償線路減小零點殘余電動勢。圖2 4是其中典型的幾種減小零點殘余電動勢的補償電路。 在差動變壓器的線圈中串、并適當數(shù)值的電阻電容元件,當調(diào)整 W1 W2時，可使零點殘余電動勢減小。（a）（b）（c）圖2 4減小零點殘余電動勢電路差動

17、變壓器在應(yīng)用時要想法消除零點殘余電動勢和死區(qū)，選用合適的測量電 路，如采用相敏檢波電路，既可判別銜鐵移動（位移）方向又可改善輸出特性， 消除測量范圍內(nèi)的死區(qū)。圖25是差動變壓器測位移原理框圖。圖2 5差動變壓器測位移原理框圖三、實驗儀器設(shè)備主機箱中的土 2V土 10V （步進可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源、土15V直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、電壓表；差動變壓器、差動變壓器實驗?zāi)０濉⒁葡嗥?相敏檢波器/ 低通濾波器實驗?zāi)０?；測微頭、雙蹤示波器。四、實驗步驟1、相敏檢波器電路調(diào)試：將主機箱的音頻振蕩器的幅度調(diào)到最?。ǚ刃o逆時針輕輕轉(zhuǎn)到底），將土 2V土 10V可調(diào)電源調(diào)節(jié)到土2V檔，再按圖 2 6示意接線，

18、檢查接線無誤后合上主機箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V （用示波器測量。提示：正確選擇雙蹤示波器的觸發(fā)”方式及其它設(shè)置，觸發(fā)源選擇內(nèi)觸發(fā)CH1、水平掃描速度TIME/DIV 在0.1mS10S范圍內(nèi)選擇、觸發(fā)方式選擇 AUTO ;垂直顯示方式為雙蹤顯示DUAL、垂直輸入耦合方式選擇直流耦合DC靈敏度 VOLTS/DIV在1V5V范圍內(nèi)選擇。當CH1、CH2輸入對地短接時移動光跡線居中后再去測量波形。）。調(diào)節(jié)相敏檢波器的電位器鈕使示波器顯示幅值相等、相位相反的兩個波形。到此，相敏檢波器電路已調(diào)試完畢，以后不要觸碰這個電位器鈕。關(guān)閉電源。相嫌心波器低血池波器移相器蹤

19、示波莽圖26相敏檢波器電路調(diào)試接線示意圖2、調(diào)節(jié)測微頭的微分筒，使微分筒的 0刻度值與軸套上的10mm刻度值對準。按圖2 7示意圖安裝、接線。將音頻振蕩器幅度調(diào)節(jié)到最?。ǚ刃o逆時針輕轉(zhuǎn)到底）；電壓表的量程切換開關(guān)切到20V檔。檢查接線無誤后合上主機箱電源開關(guān)。圖2 7差動變壓器測位移組成測微頭至差動變壓卷n5lSfe*1W?直陸殆圧電源Ot5Y、接線示意圖aanB ?帽K* Loneil禺而罔主|機IffiiVp-p+ L5VCH和敏檢波器差動變壓器實驗楔板低迺濾波器1L1 cAC DC電丿卞衣呂 W.3、 調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率f=5KHz、幅值 Vp-p=2V （用示波器監(jiān)測）。4、 松開

20、測微頭安裝孔上的緊固螺釘。順著差動變壓器銜鐵的位移方向移動測微頭的安裝套（左、右方向都可以），使差動變壓器銜鐵明顯偏離L1初級線圈的中點位置，再調(diào)節(jié)移相器的移相電位器使相敏檢波器輸出為全波整流波形（示波器CH2的靈敏度 VOLTS/DIV在1V50mV范圍內(nèi)選擇監(jiān)測）。再慢悠悠仔細移動測微頭的安裝套，使相敏檢波器輸出波形幅值盡量為最?。ūM量使銜鐵處在L1初級線圈的中點位置）并擰緊測微頭安裝孔的緊固螺釘。5、 調(diào)節(jié)差動變壓器實驗?zāi)０逯械腞W1、RW2（二者配合交替調(diào)節(jié)）使相敏檢波器輸出波形趨于水平線（可相應(yīng)調(diào)節(jié)示波器量程檔觀察）并且電壓表顯示趨于0V。6、 調(diào)節(jié)測微頭的微分筒，每隔 X=0.2m

21、m從電壓表上讀取低通濾波器輸出的電壓值，填入下表2-1。表2-1差動變壓器測位移實驗數(shù)據(jù)X(mm)-0.200.2V(mV)07、根據(jù)表 2-1數(shù)據(jù)作出實驗曲線并截取線性比較好的線段計算靈敏度S= V/X與線性度及測量范圍。實驗完畢關(guān)閉電源開關(guān)。五、思考題：差動變壓器輸出經(jīng)相敏檢波器檢波后是否消除了零點殘余電壓和死區(qū)？從實驗曲線上能理解相敏檢波器的鑒相特性嗎？實驗三霍爾傳感器測位移和轉(zhuǎn)速實驗一、實驗?zāi)康牧私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用，掌握霍爾式傳感器測位移和轉(zhuǎn)速的應(yīng)用。二、實驗基本原理1、霍爾式傳感器的基本原理霍爾式傳感器是一種磁敏傳感器，基于霍爾效應(yīng)原理工作。它將被測量的磁場變化（或以磁場為媒體

22、）轉(zhuǎn)換成電動勢輸出?；魻栃?yīng)是具有載流子的半導(dǎo)體同時處在電場和磁場中而產(chǎn)生電勢的一種現(xiàn)象。如圖3 1 （帶正電的載流子）所示，把一塊寬為 b，厚為d的導(dǎo)電板放在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，并在導(dǎo)電板中通以縱向電流 I。圖31霍爾效應(yīng)原理此時在板的橫向兩側(cè)面A, A 之間就呈現(xiàn)出一定的電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)（霍爾效應(yīng)可以用洛倫茲力來解釋），所產(chǎn)生的電勢差 Uh稱霍爾電壓?；魻栃?yīng)的數(shù)學(xué)表達式為：U H = Rh 世=kh IBd式中：Rh = -1 / （ne）是由半導(dǎo)體本身載流子遷移率決定的物理常數(shù)，稱為霍 爾系數(shù)；Kh = Rh/ d靈敏度系數(shù)，與材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)。具有上述霍爾

23、效應(yīng)的元件稱為霍爾元件，霍爾元件大多采用N型半導(dǎo)體材料（金屬材料中自由電子濃度n很高，因此Rh很小，使輸出 U h極小，不宜作霍爾元件），厚度d只有1 m左右?；魻杺鞲衅饔谢魻栐图苫魻杺鞲衅鲀煞N類型。集成霍爾傳感器是把霍 爾元件、放大器等做在一個芯片上的集成電路型結(jié)構(gòu)，與霍爾元件相比，它具有 微型化、靈敏度高、可靠性高、壽命長、功耗低、負載能力強以及使用方便等等 優(yōu)點。2、霍爾傳感器測位移原理1mmr 2mm)傳感器是由線性霍爾元件、永本實驗采用的霍爾式位移(小位移 久磁鋼組成，其它很多物理量如：力、壓力、機械振動等本質(zhì)上都可轉(zhuǎn)變成位移的變化來測量。霍爾式位移傳感器的工作原理和實驗電路原

24、理如圖3 2 (a)、(b)所示。將磁場強度相同的兩塊永久磁鋼同極性相對放置著，線性霍爾元件置于兩塊磁鋼間的中點，其磁感應(yīng)強度為Y(b)實驗電路原理(a)工作原理圖32霍爾式位移傳感器工作原理圖設(shè)這個位置為位移的零點，即X= 0,因磁感應(yīng)強度 B= 0,故輸出電壓 Uh= 0。當霍爾元件沿 X軸有位移時，由于BM 0,則有一電壓 UH輸出，UH經(jīng)差動放大器放大輸出為 V。V與X有一一對應(yīng)的特性關(guān)系。注意：線性霍爾元件有四個引線端。涂黑二端是電源輸入激勵端，另外二端 是輸出端。接線時，電源輸入激勵端與輸出端千萬不能顛倒，否則霍爾元件就損 壞。3、霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速原理開關(guān)式霍爾傳感器是線性霍爾元件

25、的輸出信號經(jīng)放大器放大，再經(jīng)施密特電路整形成矩形波(開關(guān)信號)輸出的傳感器。開關(guān)式霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速的原理框圖33所示。當被測圓盤上裝上6只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化6次,開關(guān)式霍爾傳感器就同頻率f相應(yīng)變化輸出，再經(jīng)轉(zhuǎn)速表顯示轉(zhuǎn)速n。圖3 3開關(guān)式霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速原理框圖三、實驗儀器設(shè)備主機箱中的土 2V土 10V （步進可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)024V直流穩(wěn)壓電源、土15V直流穩(wěn)壓電源、 +5V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；霍爾傳感器實驗?zāi)０濉⒒魻杺鞲衅?、測微頭、頻率轉(zhuǎn)速表、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動源。四、實驗步驟霍爾傳感器測位移步驟：1、 調(diào)節(jié)測微頭的微分筒（0.01mm/每小格），使微分筒的

26、 0刻度線對準軸套的10mm刻度線。按圖3 4示意圖安裝、接線，將主機箱上的電壓表量程切換開關(guān)打到2V檔，土 2V土 10V （步進可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)到土 4V檔。2、檢查接線無誤后，開啟主機箱電源，松開安裝測微頭的緊固螺釘，移動測微頭的安裝套，使傳感器的PCB板（霍爾元件）處在兩園形磁鋼的中點位置（目測）時，擰緊緊固螺釘。再調(diào)節(jié)RW1使電壓表顯示0。監(jiān)Je式件啻器弓I頤O霊爾傳感器實驗?zāi)０釳g直瀟薩圧克瀝主機箱:t . fl. H p S.圖3 4霍爾傳感器（直流激勵）位移實驗接線示意圖3、測位移使用測微頭時，當來回調(diào)節(jié)微分筒使測桿產(chǎn)生位移的過程中本身存在機械回程差，為消除這種機械回差可

27、用單行程位移方法實驗：順時針調(diào)節(jié)測微 頭的微分筒 3周，記錄電壓表讀數(shù)作為位移起點。以后，反方向（逆時針方向）調(diào)節(jié)測微頭的微分筒（0.01mm/每小格），每隔 X=0.1mm（總位移可取34mm）從電壓表上讀出輸出電壓 Vo值，將讀數(shù)填入表3 1（這樣可以消除測微頭的機械回差）。表3 1霍爾傳感器（直流激勵）位移實驗數(shù)據(jù) X( mmV(mV)4、根據(jù)表3 1數(shù)據(jù)作出 V X實驗曲線，分析曲線在不同測量范圍（土 0.5mm、-17 - 1mm 2mm）時的靈敏度和非線性誤差。實驗元畢，關(guān)閉電源。霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速步驟1、根據(jù)圖 35將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對準轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)

28、升降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為23mm。2、 將主機箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源024V旋鈕調(diào)到最小 （逆時針方向轉(zhuǎn)到底 ）后接入電壓表（電壓表量程切換開關(guān)打到20V檔）；其它接線按圖 3 5所示連接（注意霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的三根引線的序號）；將頻頻 轉(zhuǎn)速表的開關(guān)按到轉(zhuǎn)速檔。3、檢查接線無誤后合上主機箱電源開關(guān)，在小于12V范圍內(nèi)（電壓表監(jiān)測）調(diào)節(jié)主機箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源（調(diào)節(jié)電壓改變直流電機電樞電壓），觀察電機轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。r電壓表FDthVO轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)握X8.頻率/轉(zhuǎn)速表Vi直流穩(wěn)壓電源QO轉(zhuǎn)獄L十耀爾捷邃升陣桿工惟平臺圖3 5霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實驗安裝、接線示意圖4、從2V開始記錄每增加1V

29、相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待電機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）；畫出電機的 V- n （電機電樞電壓與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：利用開關(guān)式霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速時被測對象要滿足什么條件？實驗四 電渦流傳感器測位移和振動實驗一、實驗?zāi)康牧私怆姕u流傳感器的原理，了解電渦流傳感器測量位移和振動的工作原理和特性。二、實驗基本原理電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。電渦流式傳感器 由傳感器線圈和被測物體（導(dǎo)電體一金屬渦流片）組成，如圖4-1所示。根據(jù) 電磁感應(yīng)原理，當傳感器線圈（一個扁平線圈）通以交變電流（頻 率較高，一般為1MHz2MHz） I i時，線圈周圍空間會產(chǎn)生交變

30、磁場Hi ,當線圈平面靠近某一導(dǎo)體面時，由于線圈磁通鏈穿過導(dǎo)體，使導(dǎo)體的表面層感應(yīng)出呈旋渦狀自行閉合的 電流I 2,而I 2所形成的磁通鏈又穿過傳感器線圈，這樣線圈 與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感，最終原線圈反饋一等效電感，從而導(dǎo)致傳感器 線圈的阻抗Z發(fā)生變化。我們可以把被測導(dǎo)體上形成的電渦等效成一個短路環(huán),這樣就可得到如圖4-2的等效電路。圖4-2電渦流傳感器等效電路圖圖中Ri、Li為傳感器線圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認為是一匝短路線圈，其電阻為 艮、電感為 L2。線圈與導(dǎo)體間存在一個互感M,它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。根據(jù)等效電路可列出電路方程組:R2婦+丿曲21廠jM = 0

31、盡厶+je厶Z2 二 E應(yīng)2十丿曲1 一用+(%尸1 1R； +（爲）實驗四電渦流傳感器測位移和振動實驗通過解方程組，可得I 1、I 20因此傳感器線圈的復(fù)阻抗為：線圈的等效電感為:aPM2尺十(泌線圈的等效 Q值為:2 2 2 2 2 2Q= Q01-( L 2 3 M )/( L 1 Z 2 ) / 1+(R2 3 M )/(Ri Z 2 門式中：Qo 無渦流影響下線圈的Q值，G =w L i / Ri;2 2 2 2 2Z 2 金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流部分的阻抗，Z 2 = R +3 L2。由式Z、L和式Q可以 看出，線圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗Z、電感L和品質(zhì)因數(shù)Q值都是該系統(tǒng)互感系數(shù)平方的函

32、數(shù)，而從麥克斯韋互感系數(shù)的基本公式出發(fā)，可得互感系數(shù)是線圈與金屬導(dǎo)體間距離x(H)的非線性函數(shù)。因此Z、L、Q均是x的非線性函數(shù)。雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為S型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。其實Z、L、Q的變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈的幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中的一個參數(shù)改變，而其余參數(shù)不變，則阻抗就成為這個變化 參數(shù)的單值函數(shù)。當電渦流線圈、金屬渦流片以及激勵源確定后，并保持環(huán)境溫 度不變，則只與距離x有關(guān)。于此，通過傳感器的調(diào)理電路(前置器)處理，將線圈阻抗 Z、 L、Q的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化輸出。輸出信

33、號的大小隨探頭 到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物 體的位移、振動等參數(shù)的測量。為實現(xiàn)電渦流位移測量，必須有一個專用的測量電路。這一測量電路(稱之 為前置器，也稱電渦流變換器)應(yīng)包括具有一定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個檢波 電路等。電渦流傳感器位移測量實驗框圖如圖4 3所示：圖4 3電渦流位移特性實驗原理框圖根據(jù)電渦流傳感器的基本原理，將傳感器與被測體間的距離變換為傳感器的 Q值、等效阻抗 Z和等效電感 L三個參數(shù)，用相應(yīng)的測量電路（前置器）來測量。本實驗的渦流變換器為變頻調(diào)幅式測量電路，電路原理如圖44所示。電路組成： Q1、C1、C2、C3組成電容三點式振蕩

34、器，產(chǎn)生頻率為1MHz左右的正弦載波信號。電渦流傳感器接在振蕩回路中，傳感器線圈是振蕩回路的一個電感元 件。振蕩器作用是將位移變化引起的振蕩回路的Q值變化轉(zhuǎn)換成高頻載波信號的幅值變化。 D1、C5、L2、C6組成了由二極管和LC形成的n形濾波的檢波器。檢波器的作用是將高頻調(diào)幅信號中傳感器檢測到的低頻信號取出來。Q2組成射極跟隨器。射極跟隨器的作用是輸入、輸出匹配以獲得盡可能大的不失真輸出的 幅度值。電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來 測物體的振動相對位移量和靜位移的，它與被測物之間沒有直接的機械接觸，具 有很寬的使用頻率范圍（從010Hz ）。當無被測導(dǎo)體時，振

35、蕩器回路諧振于fo,傳感器端部線圈Q）為定值且最高，對應(yīng)的檢波輸出電壓V。最大。當被測導(dǎo)體接近傳感器線圈時，線圈Q值發(fā)生變，振蕩器的諧振頻率發(fā)生變化，諧振曲線變得平坦，檢波出的幅值Vo變小。Vo變化反映了位移x的變化。電渦流傳感器在位移、振動、轉(zhuǎn)速、探傷、厚度測量上得到應(yīng)用。Vc +157efYYYXe01Tcs-fix2IEB-3Eve-圖4 4電渦流變換器原理圖三、實驗儀器設(shè)備主機箱中的土 15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表 、電渦流傳感器實驗?zāi)?板、電渦流 傳感器、測微頭、被測體 （鐵圓片）、示波器、低頻振蕩器、移相器/相敏檢波器/濾波器模板、振動源、升降桿、傳感器連接橋架四、實驗步驟1、電渦流

36、傳感器測位移步驟1 ）、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個平繞線圈。調(diào)節(jié)測微頭的微分筒，使微分筒的0刻度值與軸套上的5mm刻度值對準。按圖4 5安裝測微頭、被測體鐵圓片、電渦流傳感器（注意安裝順序：首先將測微頭的安裝套插入安裝架的安裝孔內(nèi)， 再將被測體鐵圓片套在測微頭的測桿上；然后在支架上安裝好電渦流傳感器；最后平移測微頭安裝套使被測體與傳感器端面相帖并擰緊測微頭安裝孔的緊固螺 釘），再按圖 4 5示意接線。測蘿.加去慌TL安渥毒測纖頭電渦流傳感器真臉模板tiM12Ak-n口 P:C4:aX-jin *15T & 乂 D2再_+mr圖4 5電渦流傳感器安裝、按線示意圖2）、將電壓表量程切換開關(guān)切換到20

37、V檔，檢查接線無誤后開啟主機箱電源，記下電壓表讀數(shù)，然后逆時針調(diào)節(jié)測微頭微分筒，每隔0.1mm讀一個數(shù)，直到輸出V0變化很小為止并將數(shù)據(jù)列入表4-1 （在輸入端即傳感器二端可接示波器觀測振蕩波形）。表4-1電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X ( mm)Vo(V)3 ）、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)，畫出V X實驗曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域比較好的范圍計算靈敏度和線性度（可用最小二乘法或其它擬合直線）。實驗完畢，關(guān)閉電源。2、電渦流傳感器測位移步驟1 ）、將被測體（鐵圓片）放在振動源的振動臺中心點上，按圖4-6安裝電渦流傳感器（傳感器對準被測體）并按圖接線。苴福紺電視.+15Tf-L5V2| CEL電陽逐傳

38、務(wù)昭,并動臺升聲桿嶄瞰r苦期s跚調(diào)調(diào) 帀甥母解壓粕調(diào)升降桿I GII nr?也調(diào)鎖I 傘舞紂!|主機箱低頻振薪雪fl度卄降撲級緊攙匸應(yīng)變輻出再:圖4-6電渦流傳感器測振動安裝、接線示意圖11. EJ. L!. 3.I g；電渦流傳感器實驗?zāi)０錖:11甌梁彼測鐵）r2 ）、將主機箱上的低頻振蕩器幅度旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底（低頻輸出幅度為零）； 電壓表的量程切換開關(guān)切到20V檔。仔細檢查接線無誤后開啟主機箱電源。調(diào)節(jié)升降桿高度，使電壓表顯示為2V左右即為電渦流傳感器的最佳工作點安裝高度（傳感器與被測體鐵圓片靜態(tài)時的最佳距離）。3）、調(diào)節(jié)低頻振蕩器的頻率為8Hz左右，再順時針慢慢調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度旋鈕，使

39、振動臺小幅度起振（振動幅度不要過大，電渦流傳感器非接觸式測微小位移）。用示波器正確選擇示波器的“觸發(fā)”方式及其它（TIME/DIV :在50mS20mS范圍內(nèi)選擇； VOLTS/DIV : 0.5V50mV范圍內(nèi)選擇）設(shè)置監(jiān)測渦流變換器的 輸出波形；再分別改變低頻振蕩器的振蕩頻率、幅度，分別觀察、體會渦流變換 器輸出波形的變化。實驗完畢，關(guān)閉電源。實驗五光電傳感器控制電機轉(zhuǎn)速實驗一、實驗?zāi)康牧私夤怆妭鞲衅?（光電斷續(xù)器一光耦）的應(yīng)用。學(xué)會智能調(diào)節(jié)器的使用。二、實驗基本原理光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實驗裝置是透射型的 （光電斷續(xù)器也稱光耦），傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，

40、發(fā)光管發(fā)出的光源透過轉(zhuǎn)盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的6個孔，轉(zhuǎn)動時將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，脈沖經(jīng)處理由頻率表顯示f,即可得到轉(zhuǎn)速n =10f。實驗原理框圖如圖5 1所示。圖5 1光耦測轉(zhuǎn)速實驗原理框圖利用光電傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速頻率信號經(jīng)F/V轉(zhuǎn)換后作為轉(zhuǎn)速的反饋信號，該反饋信號與智能人工調(diào)節(jié)儀的轉(zhuǎn)速設(shè)定比較后進行數(shù)字PID運算，調(diào)節(jié)電壓驅(qū)動器改變直流電機電樞電壓，使電機轉(zhuǎn)速趨近設(shè)定轉(zhuǎn)速（設(shè)定值：400轉(zhuǎn)/分 2200轉(zhuǎn)/分）。轉(zhuǎn)速控制原理框圖如圖5 2所示。圖5-2轉(zhuǎn)速控制原理框圖、實驗儀器設(shè)備主機箱中的智能調(diào)節(jié)器單元、+ 5V直流穩(wěn)壓電源；轉(zhuǎn)動源、光電轉(zhuǎn)速傳感器

41、光電斷續(xù)器（已裝在轉(zhuǎn)動源上）。四、實驗步驟1、設(shè)置調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速控制參數(shù)：按圖53示意接線。檢查接線無誤后，合上主機箱上的總電源開關(guān)；將控制對象開關(guān)撥到Fin位置后再合上調(diào)節(jié)器電源開關(guān)，儀表上電后，儀表的上顯示窗口（PV）顯示隨機數(shù)或HH或LL ;下顯示窗口 （SV）顯示控制給定值 （實驗值）。按SET鍵并保持約3秒鐘，即進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下按SET鍵，儀表將按參數(shù)代碼120依次在上顯示窗顯示參數(shù)符號參數(shù)代碼及符號 見附錄，下顯示窗顯示其參數(shù)值，此時分別按啕、三鍵可調(diào)整參數(shù)值，長按或可快速加或減，調(diào)好后按 SET鍵確認保存數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到下一參數(shù)繼續(xù)調(diào)完為止，長按SET將快捷退出，也可按

42、SET + *直接退出。如設(shè)置 中途間隔10秒未操作，儀表將自動保存數(shù)據(jù)，退出設(shè)置狀態(tài)。智能調(diào)節(jié)器控制對尊RS4S5A4B-OO-O-+轉(zhuǎn)迪驅(qū)動電叛 輸入電機騙出0-5V恙 幵+ OV.n+E調(diào)節(jié)器邑源RS232oO轉(zhuǎn)動源核主機雀+曲（1）、首先設(shè)置置狀態(tài)，PV窗顯示 AL-1（按、鍵可調(diào)整參數(shù)，使SV窗顯示值，使、再按 SET鍵,SV窗顯示 5。PV窗顯示oP-A （主控輸出方式），按、鍵修改參數(shù)、再按 SET鍵,PV窗顯示oP-b （副控輸出方式 ），按、鍵修改參數(shù)值，使SV窗顯示 1 。圖5 3控制電機轉(zhuǎn)速實驗接線示意圖具體設(shè)置轉(zhuǎn)速控制參數(shù)方法步驟如下:Sn （輸入方式）：按住SET鍵保

43、持約 3秒鐘，儀表進入?yún)?shù)設(shè)、再按SET鍵,PV窗顯示 ALP （報警方式），按、鍵修改參數(shù)值，使上限報警）。再按SET鍵11次，PV窗顯示 Sn （輸入方式）,SV窗顯示 1 。（5）、再按SET鍵,0。（6）、再按 SET鍵, SV窗顯示 9999。（7）、再按 SET鍵,SV窗顯示 0。（8）、再按 SET鍵, 數(shù)值，使 SV窗顯示1。（9）、再按 SET鍵, 參數(shù)值，使 SV窗顯示PV窗顯示 CooL （正反控制選擇PV窗顯示 P-SH （顯示上限）PV窗顯示 P-SL （顯示下限）PV窗顯示 Addr （ 通訊地址）PV窗顯示bAud （通訊波特率9600。），按鍵，使 SV窗顯示，

44、長按鍵修改參數(shù)值，使，長按鍵修改參數(shù)值，使，按、三鍵調(diào)整參），按*、三鍵調(diào)整（10）、長按 SET鍵快捷退出，再按住SET鍵保持約3秒鐘，儀表進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)， PV窗顯示 AL-1（上限報警）；按*、三鍵可調(diào)整參數(shù)值，使SV窗顯示2500。（11）、再按SET 鍵，PV窗顯示Pb （傳感器誤差修正），按、鍵可調(diào)整參數(shù)值，使 SV窗顯示0。（12）、再按SET 鍵，PV窗顯示P （速率參數(shù)），按対、鍵調(diào)整參數(shù)值，使SV窗顯示 1。（13）、再按SET 鍵，PV窗顯示I (保持參數(shù)），按福、三鍵調(diào)整參數(shù)值，使SV窗顯示950。（14）、再按SET 鍵，PV窗顯示d（滯后時間），按v、鍵調(diào)整參數(shù)值

45、，使SV窗顯示 10 0（15）、再按SET 鍵，PV窗顯示FILt（濾波系數(shù)），按、鍵可修改參數(shù)值，使SV窗顯示1。（16）、再按SET 鍵，PV窗顯示dp (小數(shù)點位置），按、鍵修改參數(shù)值，使SV窗顯0。（17）、再按SET 鍵，PV窗顯示outH（輸出上限），按、三鍵調(diào)整參數(shù)值，使 SV窗顯示200。(18)、再按SET 鍵，PV窗顯示outL （輸出下限），長按鍵，使SV窗顯示0后釋放鍵。(19)、再按SET 鍵，PV窗顯示At （自整定狀態(tài) ），按鍵，使SV窗顯示 0。（20）、再按 SET鍵，PV窗顯示 Lock （密碼鎖），按鍵，使SV窗顯示 0。（21）、長按 SET鍵快捷退出

46、，轉(zhuǎn)速控制參數(shù)設(shè)置完畢。2、按鍵約 3秒，儀表進入“SP” 設(shè)定值（實驗給定值）設(shè)置，此時可按上述方法按四、三鍵在4002200轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)任意設(shè)定實驗給定值（SV窗顯示給定值，如1000轉(zhuǎn)/分鐘），觀察PV窗測量值的變化過程（最終在SV設(shè)定值調(diào)節(jié)波動）。做其它任意一個轉(zhuǎn)速值控制實驗時，只要重新設(shè)置“SP”給定值（其它參數(shù)不要改變）。設(shè)置方法：按住鍵約3秒，儀表進入“ SP”給定值（實驗值）設(shè)置，此時可按 、三鍵修改給定值，使SV窗顯示值為新做的轉(zhuǎn)速控制實驗值，進入控制電機轉(zhuǎn)速過程，觀察PV窗測量值的變化過程。五、思考題按SET鍵并保持約 3秒鐘，即進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，只大范圍改變控制參數(shù)P或I

47、或d的其中之一設(shè)置值 （注：其它任何參數(shù)的設(shè)置值不要改動），觀察 PV窗測量值的變化過程。這說明了什么問題？實驗完畢，關(guān)閉電源。實驗六 K熱電偶測溫性能實驗一、實驗?zāi)康牧私鉄犭娕紲y溫原理及方法和應(yīng)用。二、實驗基本原理1821年德國物理學(xué)家賽貝克（T J Seebeck ）發(fā)現(xiàn)和證明了兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。這 種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電偶測溫原理是利用熱電效應(yīng)。熱電偶就是將A和B二種不同金屬材料的一端焊接而成，如圖5 1所示：AToC熱電勢測量T:BToC圖6 1熱電偶A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場的T端稱為工

48、作端或測量端，也稱熱端；未焊接的一端處在溫度To稱為自由端或參考端，也稱冷端（接引線用來連接測量儀表的兩根導(dǎo)線C是同樣的材料，可以與A和B不同種材料）。T與To的溫差愈大，熱電偶的輸出電動勢愈大；溫差為0時，熱電偶的輸出電動勢為0;因此，可以用測熱電動勢大小衡量溫度的大小。國際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號，如常用的K （鎳鉻-鎳硅或鎳鋁）、E （鎳鉻-康銅）、T （銅-康銅）等等，并且有相應(yīng)的分度表即參考端溫度為0C時的測量端溫度與熱電動勢的對應(yīng)關(guān)系表；可以通過測量熱電偶輸出的熱電動勢值再查分度表得到相應(yīng)的 溫度值。熱電偶一般應(yīng)用在冶金、化工和煉油行業(yè)，用于測量、控制較高的

49、溫度。熱電偶使用說明：熱電偶由A、E熱電極材料及直徑（偶絲直徑）決定其測溫范圍，如K （鎳鉻-鎳硅或鎳鋁）熱電偶，偶絲直徑3.2mm時測溫范圍 01200 C,本實驗用的K熱電偶偶絲直徑為0.5mm ,測溫范圍0 800 C；E （鎳鉻-康銅），偶絲直徑 3.2mm時測溫范圍-200+750 C,實驗用的E熱電偶偶絲直徑為0.5mm,測溫范圍-200+350 C。由于溫度源溫度v200 C,所以，所有熱電偶實際測溫實驗范圍V 180 C。從熱電偶的測溫原理可知，熱電偶測量的是測量端與參考端之間的溫度差，必須保證參考端溫度為0 c時才能正確測量測量端的溫度，否則存在著參考端所處環(huán)境溫度值誤差。熱

50、電偶的分度表（見附錄）是定義在熱電偶的參考端（冷端）為0 C時熱電偶輸出的熱電動勢與熱電偶測量端（熱端）溫度值的對應(yīng)關(guān)系。熱電偶測溫時要對參考端（冷端）進行修正（補償），計算公式：E（t,t 0）=E（ t ,t 0 / ）+E（t 0 / ,t 0）式中：E（t , t 0）-熱電偶測量端溫度為t ,參考端溫度為t0=0 C時的熱電勢值；E（ t, t。/ ）-熱電偶測量溫度t，參考端溫度為t。/不等于0C時的熱電勢值；E（t 0 7 , t 0）-熱電偶測量端溫度為t0 /，參考端溫度為 t0 = 0 C時的熱電勢值。例：用一支分度號為K（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測量溫度源的溫度，工作時的參考端溫度（室溫）t0 / =20 C,而測得熱電偶輸出的熱電勢（經(jīng)過放大器放大的信號，假設(shè)放大器的增益A=10）32.7mv ，貝U E（ t , t 0/ ）=32.7mV/10=3.27mV，那么熱電偶測得溫度源的溫度是多少呢？解：由附表查得：E(t0 /,t )=E(20,0)=0.798mV已測得E(t, t0 / )=32.7mV/10=3.27mV故E(t, t0)=E( t , t 0/ )+E(t 0/ , t 0)= 3.27