測試技術(shù)實驗報告最終版

1、機械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院測試技術(shù)基礎(chǔ)實驗報告姓 名 學(xué) 號 成 績 2014年6月實驗一 直流電橋?qū)嶒炓?實驗?zāi)康慕饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂、半橋、全橋測量電路工作原理、性能。二 實驗儀器應(yīng)變傳感器實驗?zāi)K、托盤、砝碼、試驗臺（數(shù)顯電壓表、正負(fù)15V直流電源、正負(fù)4V電源）。三 實驗原理電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形，電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，關(guān)系式： （1-1）式中為電阻絲電阻相對變化； 為應(yīng)變靈敏系數(shù)； 為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感組件。如圖1-1所示通過這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換彈性體被測部位受力狀態(tài)變化，電橋的作用完成電阻到電壓的比例變

2、化，（1） 單臂電橋：如圖1-2所示為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個單臂電橋，其輸出電壓 （1-2）為電橋電源電壓；式（1-2）表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為。（2） 半橋：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋做為鄰邊，如圖1-3。電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善，當(dāng)兩只應(yīng)變片的阻值想同、應(yīng)變數(shù)也相同時，半橋的輸出電壓為 （1-3）式中為電阻絲電阻相對變化； 為應(yīng)變靈敏系數(shù)； 為電阻絲長度相對變化； 為電橋電源電壓。式（1-3）表明，半橋輸出與應(yīng)變片阻值變化率呈線性關(guān)系。（3） 全橋：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩只應(yīng)變片接到電橋的對邊，不同的接入鄰邊，如圖1-4，當(dāng)應(yīng)變片初始值相等

3、，變化量也相等時，其橋路輸出 （1-4）式中為電橋電源電壓; 為電阻絲電阻相對變化。式（1-4）表明，全橋輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差得到進(jìn)一步改善。（4）比較：根據(jù)式（1-2）、（1-3）、（1-4）電橋的輸出可以看出，在受力性質(zhì)相同的情況下，單臂電橋電路的輸出只有全橋電路輸出的1/4，而且輸出與應(yīng)變片阻值變化率存在線性誤差；半橋電路的輸出為全橋電路輸出的1/2。半橋電路和全橋電路輸出與應(yīng)變片阻值變化率成線性。四 實驗內(nèi)容與步驟1.應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊上方的R1、R2、R3、R4上。R1、R3為梁上部電阻，R2、R4為梁下部電阻，當(dāng)懸臂梁一端加重物時，R

4、1、R3受拉力，R2、R4受壓力。2.差動放大器調(diào)零。從主控臺接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端Uo2借數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調(diào)到增益最大位置（順時針轉(zhuǎn)到底），調(diào)節(jié)電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關(guān)閉主控臺電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）拔掉差動放大器輸入端的短接線。3. 按圖1-2連線，將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構(gòu)成一個單臂直流電橋。加托盤。電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，調(diào)節(jié)Rw1使電壓表顯示為零。4. 在應(yīng)

5、變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記下實驗結(jié)果，填入表中單臂一列。5. 保持差動放大電路不變，仿照步驟3，分別按圖1-4，1-6將應(yīng)變電阻連接成半橋和全橋電路，做半橋和全橋性能實驗，并將實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中。五 實驗數(shù)據(jù)及處理、分析1.根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)分別計算單臂、半橋、全橋系統(tǒng)靈敏度（為輸出電壓變化量，為重量變化量）。重量/g20406080100120140160180200電壓/V單臂0.0290.0580.0860.1160.1450.1740.2030.2320.2610.291半橋0.0550.1120.1680.2

6、110.2720.3300.3870.4440.5000.557全橋0.1150.2270.3380.4150.5620.6730.7870.8991.0131.125實驗數(shù)據(jù)記錄表（1）單臂：S=0.0015（2）半橋：S=0.0028（3）全橋：S=0.0056實驗二 交流全橋稱重實驗一、實驗?zāi)康?、了解交流全橋電路的原理，了解信號調(diào)理和信號處理的基本方法，理解移相器、相 敏檢波器和低通濾波器的原理。通過本實驗加深對交流電橋、信號調(diào)制與解調(diào)、濾波和放大 概念的理解。 2、能夠通過改變交流全橋的激勵頻率以提高和改善測試系統(tǒng)的抗干擾性和靈敏度，掌 握測試信號的基本流程，熟練使用基本的信號測試工

7、具。二 實驗儀器移相器、相敏檢波器、低通濾波器實驗?zāi)K，應(yīng)變傳感器實驗?zāi)K，±15V 電源，音頻 信號源，6251 采集卡、裝有l(wèi)abview 和NI 采集卡驅(qū)動的計算機。三 實驗原理交流電橋工作時增大相角差可以提高靈敏度，傳感器最好是純電阻性或純電抗性的。交 流電橋只有在滿足輸出電壓的實部和虛部均為零的條件下才會平衡。在一般情況下，交流電 橋的供橋電源必須具有良好的電壓波形和頻率穩(wěn)定度。實驗室一般采用 510KHz 音頻交流 電源作為交流電橋電源。這樣，電橋輸出將為調(diào)制波，外界工頻干擾不易從線路中引入，并 且后接交流放大電路簡單而無零飄。 采用交流電橋時，必須注意到影響測量誤差的一

8、些因素，例如，電橋中元件之間的互感 影響、無感電阻的殘余電抗、臨近交流電路對電橋的感應(yīng)作用、泄露電阻以及元件之間、元 件與地之間的分布電容等。 四 實驗內(nèi)容與步驟1、連接 NI 數(shù)據(jù)采集卡和轉(zhuǎn)接板，將數(shù)據(jù)采集卡與電腦用數(shù)據(jù)線連接，開啟實驗臺電 源和數(shù)據(jù)采集卡開關(guān)，運行”measurement&automation”察看輸入通道在轉(zhuǎn)接板上的對應(yīng)位置 （AI068，AI133，GND67）2、將音頻信號源 1 0 Us （左邊信號源）輸入AI0，調(diào)節(jié)信號源頻率和幅度旋鈕，使得信號源輸出1kHz，Vp-p6V 正弦信號3、按圖正確接線，圖中的示波器我們用數(shù)采卡取代，將相敏檢波器的輸出接入采集

9、卡0通道，低通濾波器的輸出接通道。 4、調(diào)節(jié)Rw3 到最大，差分放大電路輸入短路，調(diào)節(jié)Rw4 使Uo2 輸出為零（用 主控箱上的數(shù)顯表檢測）。 5、調(diào)節(jié)電橋直流調(diào)平衡電位器Rw1，使系統(tǒng)輸出基本為零，并用Rw2調(diào)零。6、打開NI 數(shù)采卡開關(guān)，運行Labview 程序“示波器”，并觀察波形。 7、用手輕壓應(yīng)變梁到最低，調(diào)節(jié)“移相”旋鈕使檢敏檢波器 Uo 端波形成為首 尾相接的全波整流波形如圖所示。然后放手，懸臂梁恢復(fù)至水平位置，再調(diào) 節(jié)電橋中Rw1 和Rw2 電位器，使系統(tǒng)輸出電壓為零，此時橋路的靈敏度最高。 調(diào)節(jié)交流全橋靈敏度 8、裝上砝碼盤，分別以每次20g 增加砝碼的重量，分別測出交流全橋

10、輸出值， 如圖所示，然后從200g 每次遞減20g 砝碼測量交流全橋輸出值，填入表中。將音頻信號源Us頻率調(diào)到2K赫茲，重復(fù)步驟8。10、實驗結(jié)束后，關(guān)閉實驗臺電源，整理好實驗設(shè)備。五 實驗數(shù)據(jù)及處理、分析用交流全橋?qū)嶒炑b置測試砝碼重量，將實驗結(jié)果填入下表。計算出交流全橋的靈敏度（）和線性誤差。分析信號源頻率和幅度以及移向器對交流全橋靈敏度的影響。試驗數(shù)據(jù)記錄表音頻信號源m(g)20406080100120140160180200V(mV)-252-244-237-230-223-216-209-202-195-188m(g)20018016014112010080604020V(mV)-18

11、8-195-202-209-216-223-230-237-245-252音頻信號源m(g)20406080100120140160180200V(mV)-100-95.9-91.6-87.4-83.1-78.9-74.6-70.3-66.2-61.9m(g)20018016014012010080604020V(mV)-61.9-66.2-70.4-74.4-74.7-83.2-87.5-91.7-96-100.3 實驗四 典型傳感器技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定及測量一、實驗?zāi)康模?1) 深入理解電容式位移傳感器、光線傳感器和電渦流傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。(2) 掌握測量典型位移傳感器標(biāo)定方

12、法和最小二乘法誤差數(shù)據(jù)處理方法及獲得方法。(3) 掌握利用典型位移傳感器（電容傳感器、光纖傳感器、電渦流傳感器）測量厚度的方法。二、實驗內(nèi)容及原理：實驗過程中，同學(xué)可以從電容傳感器、光纖傳感器和電渦流傳感器中自由選擇一種傳感器進(jìn)行標(biāo)定和檢測，有興趣的同學(xué)也可以把這三種傳感器都進(jìn)行試驗，更好的理解典型傳感器的標(biāo)定以及其在測厚（距）方面應(yīng)用的區(qū)別。下面分別講述這三種傳感器的工作原理。電容式傳感器是一種將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，經(jīng)電路處理再變換成電壓量輸出的一種測量裝置，通過檢測輸出電壓的變化來獲得被測量的信息。電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、動態(tài)響應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于位移、液

13、位、振動等測量之中。在一般工作狀態(tài)下，電容傳感器極板間的位移變化和輸出電壓近似成線性關(guān)系，為靈敏度。每種電容傳感器的靈敏度不同，在測量之前都需要進(jìn)行標(biāo)定，靈敏度標(biāo)定準(zhǔn)確與否直接影響測量精度。三、實驗要求：（1）.根據(jù)傳感器的輸出信號波形變化確定傳感器的線性工作范圍；（2）.用給定的虛擬儀器軟件完成傳感器的標(biāo)定，求出靈敏度及最小二乘擬合非線性度和端點連線非線性度；（3）.熟練使用虛擬儀器軟件Labview進(jìn)行編程，用給定的標(biāo)定模板編寫數(shù)據(jù)處理程序，并用編寫的程序進(jìn)行標(biāo)定；用給定的相對測量程序模板編寫相對測量程序，并用自己編寫的程序重新完成工件厚度的相對測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析工件誤差。四、實驗裝置

14、：傳感器與檢測技術(shù)實驗臺（電容傳感器實驗?zāi)０?、光纖傳感器實驗?zāi)K、電渦流傳感器實驗?zāi)０?、電容傳感器、光纖傳感器、電渦流傳感器、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、NI采集卡、PC機、Labview等虛擬儀器軟件）。五、實驗步驟： 電容傳感器的標(biāo)定搭建電容傳感器標(biāo)定系統(tǒng)。按照圖4-1將電容傳感器安裝在電容傳感器試驗?zāi)０迳?，輸出信號通過采集卡接入計算機。輸出信號同時接數(shù)顯表.圖 4-1 電容傳感器的安裝確定傳感器的線性工作范圍。調(diào)整螺旋測微器，改變傳感器測頭位置，在數(shù)顯表上觀察輸出信號的變化，確定傳感器的線性工作范圍。a、使用給定軟件標(biāo)定利用給定軟件對電容傳感器進(jìn)行標(biāo)定。把傳感器

15、位置調(diào)整在最佳線性工作范圍的一個端點處，把此位置設(shè)定為初始位移值。轉(zhuǎn)動工作臺上的測微頭，使傳感器的測頭調(diào)動的步長設(shè)為一固定量值（一般為1mm），并記錄此時傳感器輸出電壓。按照同樣的方法，測得整個范圍內(nèi)標(biāo)定點的數(shù)據(jù)。采用最小二乘法和端點連線求出傳感器的靈敏度和非線性度，并對兩種處理方法的結(jié)果進(jìn)行比較。b、傳感器技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定及檢測系統(tǒng)的使用在標(biāo)定完成后可使用軟件的測量功能任選以物品進(jìn)行厚度測量。圖4-2 傳感器技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定及檢測系統(tǒng)的前臺界面圖4-3 傳感器技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定及檢測系統(tǒng)的后臺界面圖4-4 最小二乘法標(biāo)定(模擬數(shù)據(jù))檢測軟件用Labview開發(fā)，用來標(biāo)定典型傳感器的技術(shù)指標(biāo)，包括：線性度、

16、靈敏度、均方差等。（見圖4-4）。同時該軟件還具有測量功能，可以根據(jù)標(biāo)定產(chǎn)生的數(shù)據(jù)擬和所產(chǎn)生的參數(shù)測量位移量。軟件前臺界面分為：顯示區(qū)、設(shè)置區(qū)、標(biāo)定數(shù)據(jù)區(qū)、測量數(shù)據(jù)區(qū)等區(qū)域，在不同的應(yīng)用場合需要設(shè)置不同的參數(shù)或從相應(yīng)的區(qū)域得到關(guān)心的數(shù)據(jù)。六、實驗報告：1、根據(jù)軟件做出擬合曲線（要求截圖）。2、最小二乘法和端點連線法確定的非線性度有什么關(guān)系？在什么情況下一致？ 3、最小二乘法確定的非線性度是每兩點之間的連線確定的非線性度的平均值，在只采集兩點的情況下一致。相對測量和絕對測量相比有哪些優(yōu)點和缺點？ 相對測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，但系統(tǒng)誤差大，絕對測量正相反。4、比較測試系統(tǒng)靈敏度的實際值與理論值，簡要討論

17、差別產(chǎn)生的主要影響因素。 主要在于接入電路時有電壓波動，導(dǎo)線太長也產(chǎn)生了額外電容。5、由實驗結(jié)果計算出線性度。 數(shù)據(jù)見圖。七、實驗注意事項：1、信號接入計算機前，一定要大致估計其量值大小，避免超過A/D輸入范圍，以免損壞硬件。實驗七 硅光電遲特性測試實驗一、實驗?zāi)康模?.深入理解光敏二極管的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。2.了解NI數(shù)據(jù)數(shù)采卡的基本使用3.了解利用虛擬儀器進(jìn)行信號處理的方法二、實驗儀器：光電傳感器實驗?zāi)K、恒流源、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯單元、NI數(shù)據(jù)采集卡、計算機等。三、實驗原理： 光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的, 它的核心部分也是一個PN結(jié)，

18、和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。光電二極管主要是利用物質(zhì)的光電效應(yīng)，即當(dāng)物質(zhì)在一定頻率的照射下，釋放出光電子的現(xiàn)象。當(dāng)光照射半導(dǎo)體材料的表面時，會被這些材料內(nèi)的電子所吸收，如果光子的能量足夠大，吸收光子后的電子可掙脫原子的束縛而溢出材料表面，這種電子稱為光電子，這種現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射，又稱為外光電效應(yīng)。當(dāng)外加偏置電壓與結(jié)內(nèi)電場方向一致，PN結(jié)及其附近被光照射時，就會產(chǎn)生載流子（即電子-空穴對）。結(jié)區(qū)內(nèi)的電子-空穴對在勢壘區(qū)電場的作用下，電子被拉向N區(qū)，空穴被拉向P區(qū)而形成光電流。當(dāng)入射光

19、強度變化時，光生載流子的濃度及通過外回路的光電流也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。這種變化在入射光強度很大的動態(tài)范圍內(nèi)仍能保持線性關(guān)系。圖7-1 光敏二極管原理結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)沒有光照射時，光電二極管相當(dāng)于普通的二極管。其伏安特性是式中I為流過二極管的總電流,Is為反向飽和電流，e為電子電荷，k為玻耳茲曼常量，T為工作絕對溫度，V為加在二極管兩端的電壓。對于外加正向電壓，I隨V指數(shù)增長，稱為正向電流；當(dāng)外加電壓反向時，在反向擊穿電壓之內(nèi)，反向飽和電流基本上是個常數(shù)。當(dāng)有光照時，流過PN結(jié)兩端的電流可由下確定：式中I為流過光電二極管的總電流,Is為反向飽和電流，V為PN結(jié)兩端電壓，T為工作絕對溫度，Ip為產(chǎn)生的反

20、向光電流。從式中可以看到，當(dāng)光電二極管處于零偏時，V=0，流過PN結(jié)的電流I=Ip；當(dāng)光電二極管處于負(fù)偏時（在本實驗中取V=-4V），流過PN結(jié)的電流I=Ip-Is。因此，當(dāng)光電二極管用作光電轉(zhuǎn)換器時，必須處于零偏或負(fù)偏狀態(tài)。 圖7-2 光電二極管光電信號接收框圖 圖7-2是光電二極管光電信號接收端的工作原理框圖，光電二極管把接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成正比的電流信號，再經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換模塊把光電流信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號。四、實驗內(nèi)容與步驟：1、如圖7-3所示,光敏二極管置于光電傳感器模塊上的暗盒內(nèi)，其兩個引腳引到面板上。通過實驗導(dǎo)線將光電二極管接到光電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的VD兩端、光電流/電

21、壓轉(zhuǎn)換輸出接數(shù)據(jù)采集卡AI0通道。2、打開實驗臺電源，將±15V電源接入傳感器應(yīng)用實驗?zāi)K。將光電二極管“+”極接地或者-4V。圖7-3 試驗接線圖3、020mA恒流源接LED兩端，調(diào)節(jié)LED驅(qū)動電流改變暗盒內(nèi)的光照強度。4、打開LabVIEW程序“硅光電池特性測試實驗”，在步長中輸入每次采樣輸入電流的變化量（一般設(shè)為1mA），選擇測量模式（零偏/負(fù)偏）。5、運行“硅光電池特性測試實驗”按照設(shè)定的步長調(diào)節(jié)恒流源的輸出，改變LED的光照強度，按下“采樣”采集對應(yīng)的電壓值，經(jīng)過十次采樣后得到得到電壓-電流曲線。實驗結(jié)果如圖所示：圖7-1 零偏狀態(tài)下的采樣曲線圖7-2 負(fù)偏狀態(tài)下的采樣曲線

22、實驗八 振動參數(shù)測試實驗一、實驗?zāi)康?. 掌握機械系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)振動參數(shù)的測試方法；2. 掌握傳感器（差動變壓器式）、激振器等常用振動測試設(shè)備的使用方法；3. 了解NI數(shù)據(jù)數(shù)采卡的基本使用；4. 了解用虛擬儀器進(jìn)行信號處理的方法。二、實驗報告1. 在實驗報告中附上你所做出的LABVIEW前面板波形截圖。2. 哪些因素影響振動源的振幅？實驗過程中是否遇到問題，你是如何分析和解決這些問題的。 振動信號源頻率、振蕩器不對中、摩擦等。3. 圖8-2中鐵片和鋼珠分別起到了什么作用？鐵片用來檢測振動傳感器是否對中。鋼珠用來減少摩擦力。4. 在所有實驗?zāi)K中“JCY-2振動源實驗?zāi)K”質(zhì)量是最大的，試分析原因。

23、為了避免在實驗中，實驗?zāi)K隨振動源振動而產(chǎn)生振動，影響實驗結(jié)果準(zhǔn)確性。實驗十一 智能調(diào)節(jié)儀溫度控制實驗一 實驗?zāi)康?了解PID智能模糊加位式調(diào)節(jié)溫度控制原理。二、實驗儀器： 智能調(diào)節(jié)儀、PT1OO、溫度源三、實驗原理： 1位式調(diào)節(jié) 位式調(diào)節(jié)( ON/OFF)是一種簡單的調(diào)節(jié)方式，常用于一些對控制精度不高的場合作溫度控制，或用于報警。位式調(diào)節(jié)儀表用于溫度控制時，通常利用儀表內(nèi)部的繼電器控制外部的中間繼電器再控制一個交流接觸器來控制電熱絲的通斷達(dá)到控制溫度的目的。 2PID智能模糊調(diào)節(jié) PID智能溫度調(diào)節(jié)器采用人工智能調(diào)節(jié)方式，是采用模糊規(guī)則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的一種先進(jìn)的新型人工智能算法，能實現(xiàn)高精度

24、控制，先進(jìn)的自整定( AT)功能使得無需設(shè)置控制參數(shù)。在誤差大時，運用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時，采用PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動學(xué)習(xí)和記憶被控對象的部分特征以使效果最優(yōu)化，具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單等特點。 3溫度控制基本原理 由于溫度具有滯后性，加熱源為一滯后時間較長的系統(tǒng)。本實驗儀采用PID智能模糊+位式雙重調(diào)節(jié)控制溫度。用報警方式控制風(fēng)扇開啟與關(guān)閉，使加熱源在盡可能短的時間內(nèi)控制在某一溫度值上，并能在實驗結(jié)束后通過參數(shù)設(shè)置將加熟源溫度快速冷卻下來，可節(jié)約實驗時間。 當(dāng)溫度源的溫度發(fā)生變化時，溫度源中的熱電阻Ptl00的阻值發(fā)生變化，將電阻變化

25、量作為溫度的反饋信號輸給PID智能溫度調(diào)節(jié)器，經(jīng)調(diào)節(jié)器的電阻一電壓轉(zhuǎn)換后與溫度設(shè)定值比較再進(jìn)行數(shù)字PID運算輸出可控硅觸發(fā)信號（加熱）和繼電器觸發(fā)信號（冷卻），使溫度源的溫度趨近溫度設(shè)定值。PID智能溫度控制原理如圖11-1所示。圖11-1 PID智能溫度控制原理框圖四、實驗內(nèi)容與步驟： 1在控制臺上的厶智能調(diào)節(jié)儀”單元中“輸入”選擇“Ptl00”，并按圖11-2接線（注意：PTlOO的兩根同色線接在試驗臺上的同色接口中）。 2將“+24V輸出”經(jīng)智能調(diào)節(jié)儀“繼電器輸出”，接加熱器風(fēng)扇電源，打開調(diào)節(jié)儀電源。 3按住SET鍵3秒以下，進(jìn)入智能調(diào)節(jié)儀A菜單，儀表靠上的窗口顯示溫度設(shè)定“su”，靠下

26、窗口顯示待設(shè)置的設(shè)定值。當(dāng)LOCK等于O或1時使能，設(shè)置溫度的設(shè)定值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的設(shè)定值。否則提示“LCK”表示己加鎖。再按SET3秒以下，回到初始狀態(tài)。 4按住SET鍵3秒以上，進(jìn)入智能調(diào)節(jié)儀B菜單，靠上窗口顯示“dAH”，靠下窗口顯示待設(shè)置的上限偏差報警值。按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的上限報警值。溫度達(dá)到設(shè)定溫度值+上限偏差報警值時儀表右上“AL1”指示燈亮。(參考值0.5) 5繼續(xù)按SET鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ATU”，靠下窗口顯示待設(shè)置的自整定開關(guān)，按、設(shè)置，“0”自整定關(guān)，“1”自整定開，開時儀表右上“AT”指示燈亮。 6繼續(xù)按

27、SET鍵3杪以下，靠上窗口顯示“dP”，靠下窗口顯示待設(shè)置的儀表小數(shù)點位數(shù)，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。（參考值1） 7繼續(xù)按SET鍵3秒以下，靠上窗口顯示“P”，靠下窗口顯示待設(shè)置的比例參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。 8.繼續(xù)按SET鍵3秒以一卜，靠上窗口顯示“l(fā)”，靠下窗口顯示待設(shè)置的積分參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的積分參數(shù)值。 9.繼續(xù)按SE歹鍵3秒以下，靠上窗口顯示“d”，靠下窗口顯示待設(shè)置的微分參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的微分參數(shù)值。 10、繼續(xù)按SET鍵3秒以下，靠上窗口顯

28、示“T”，靠下窗口顯示待設(shè)置的輸出周期參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的輸出周期參數(shù)值。 11、繼續(xù)按SE，鍵3秒以下，靠上窗口顯示“SC”，靠下窗口顯示待設(shè)置的測量顯示誤差修正參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的測量顯示誤差修正參數(shù)值。（參考值0） 12、繼續(xù)按延，鍵3秒以下，靠上窗口顯示“UP”，靠下窗口顯示待設(shè)置的功率限制參數(shù)值，按可改變小數(shù)點位置，按上或下可修改靠下窗口的功率限制參數(shù)值。(參考值100%)13、按照上述步驟將溫度控制在50度五 實驗數(shù)據(jù)及處理、分析PID調(diào)節(jié)中各參數(shù)（比例、積分、微分系數(shù)）對控制效果的影響。比例參數(shù)的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)

29、速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。比例參數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定；比例參數(shù)取值過小，則會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度緩慢，從而延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)靜態(tài)動態(tài)特性變壞。 積分參數(shù)的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。積分參數(shù)越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，但若過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。若積分參數(shù)過小，將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。系統(tǒng)偏差大時積分作用應(yīng)減弱甚至全無，而在偏差小時則應(yīng)加強。積分系數(shù)取大了會產(chǎn)生超調(diào)，甚至積分飽和，取小了又遲遲不能消除靜差。 微分參數(shù)的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，其作用主要是在

30、響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報。但微分參數(shù)過大，會使響應(yīng)過程提前制動，從而延長調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。微分信號的引入容易引進(jìn)高頻干擾，在誤差擾動突變時尤其顯出微分項的不足。實驗十二 集成溫度傳感器的溫度特性實驗一、實驗?zāi)康模?了解常用的集成溫度傳感器(AD590)基本原理、性能與應(yīng)用。二、實驗儀器： 智能調(diào)節(jié)儀、PTlOO、AD590、溫度源、溫度傳感器實驗?zāi)K三、實驗原理： 集成溫度傳感器AD590是把溫敏器件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。其特點是使用方便、外圍電路簡單、性能穩(wěn)定可靠；不足的是測溫范圍較小、使用環(huán)境有一

31、定的限制。AD590能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，在一定溫度下，相當(dāng)于一個恒流源，一般用于- 50 0C -十1500C之間溫度測量。溫敏晶體管的集電極電流恒定時，晶體管的基極一發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產(chǎn)時的離散性、均采用了特殊的差分電路。本實驗儀采用電流輸出型集成溫度傳感器AD590，在一定溫度下，相當(dāng)于一個恒流源。因此不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，具有很好的線性特性。AD590的靈敏度（標(biāo)定系數(shù)）為lp A/K，只需要一種+4V+30V電源（本實驗儀用+5V），即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻（本實驗中為傳感器調(diào)理

32、電路單元中R6=100Q）印可實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換，使用十分方便。電流輸出型比電壓輸出型的測量精度更高。四、實驗內(nèi)容與步驟： 1重復(fù)溫度控制實驗，將溫度控制在500C，在另一個溫度傳感器插孔中插入集成溫度傳感器AD590。 2將±15V直流穩(wěn)壓電源接至溫度傳感器實驗?zāi)K。溫度傳感器實驗?zāi)K的輸出U02分別接主控臺直流電壓表。 3將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端Ui短接，調(diào)節(jié)電位器Rw4使直流電壓表顯示為零。 4拿掉短路線，按圖12-1接線，并將AD590兩端引線按插頭顏色（一端紅色，一端藍(lán)色）插入溫度傳感器實驗?zāi)K中（紅色對應(yīng)a、藍(lán)色對應(yīng)b）。溫度傳感器實驗?zāi)K的輸出U02接數(shù)據(jù)

33、采集卡（數(shù)據(jù)采集卡的68、67號端子分別為正、負(fù)極） 5將R6兩端接到差動放大器的輸入Ui。 6打開溫度傳感器特性測試軟件。 7設(shè)置好參數(shù)后運行該軟件（模式選擇：采集標(biāo)定模式，升溫，溫度下限55 0C，溫度上限1200C）。圖12-1實驗接線8 改變溫度源的溫度每隔50C點擊一次標(biāo)定采集按鈕（從550C開始采集）。直到溫度升至1200C。采集結(jié)束后，軟件自動停止運行。9選擇降溫，從1200C開始，每隔50C采集一個數(shù)據(jù)，直到550C，軟件自動停止運行，并顯示出升溫降溫時采集的兩組數(shù)據(jù)。10.軟件選擇測量模式，改變溫度源的溫度，點擊測量采集按鈕。此時采得一個電壓值，對應(yīng)的我們得到該電壓對應(yīng)的溫度值，從而實現(xiàn)溫度的測量。 實驗十六 信號分析與處理一、實驗?zāi)康?、掌握周期信號頻譜分析方法