廣工化工儀表及自動化實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、廣東工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院 專業(yè) 班 成績評定 學(xué)號 姓名 教師簽名 預(yù)習(xí)情況操作情況考勤情況數(shù)據(jù)處理情況實(shí)驗(yàn) 項(xiàng)目： 第 周 星期 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；2.掌握熱電偶校驗(yàn)的基本方法；3.學(xué)習(xí)如何定期檢驗(yàn)熱電偶誤差，判斷是否及格。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理； 通過對K型熱電偶的測溫和校驗(yàn)，了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；掌握熱電偶的校驗(yàn)的基本方法；學(xué)習(xí)如何定期檢驗(yàn)熱電偶誤差，判斷是否合格。三、實(shí)驗(yàn)原理：（1）由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱

2、電勢。圖1-1 熱電偶測溫原理試驗(yàn)臺圖（1-1）中T為熱端，To為冷端，熱電勢（2）以K分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來校準(zhǔn)E分度熱電偶。四、實(shí)驗(yàn)所需部件：K（也可選用其他分度號的熱電偶）、E分度熱電偶、溫控電加熱爐、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)字電壓表。五、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱電偶保護(hù)外套），了解溫控電加熱器工作原理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時間比例式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。溫度設(shè)定：撥動開關(guān)撥向“設(shè)定”位，調(diào)節(jié)設(shè)定電位器，儀表顯示的溫度值隨之變化，調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需的溫度時停止。然后將撥動開關(guān)扳向“測量”側(cè)，接入熱電偶控制

3、爐溫。（注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖）。（2）首先將溫度設(shè)定在50左右，打開加熱開關(guān)，（加熱電爐電源插頭插入主機(jī)加熱電源出插座），熱電偶插入電加熱爐內(nèi)，K分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測試”端，E分度熱電偶接“溫控”端，注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶，萬用表置毫伏檔，當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“溫控”時測E分度熱電偶的熱電勢，待設(shè)定爐溫達(dá)到穩(wěn)定時用電壓表毫伏檔分別測試溫控（E）和測試（K）兩支熱電偶的熱電勢（直接用電壓表在熱電偶接線端測量，鈕子開關(guān)還是保持倒向“E”分度熱電偶方向）。每支熱電偶至少測兩次求平均值，并將結(jié)果填入表1-1。（3）繼續(xù)將爐溫提高到70、90、11

4、0、130和150，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察熱電偶的測溫性能，并將對應(yīng)結(jié)果填入下表。（4）因?yàn)闊犭娕祭涠藴囟炔粸?，則需對所測的熱電勢值進(jìn)行修正 E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)實(shí)際電動勢 測量所得電勢 溫度修正電勢查閱熱電偶分度表，上述測量與計(jì)算結(jié)果對照。（5）校熱電偶熱電勢與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度的絕對誤差為，相對誤差為。六、注意事項(xiàng)：1、加熱爐溫度請勿超過200，當(dāng)加熱開始，熱電偶一定要插入爐內(nèi)，否則爐溫會失控，同樣做其它溫度實(shí)驗(yàn)時也需用熱電偶來控制加熱爐溫度。2、因?yàn)闇乜貎x表為E分度，加熱爐的溫度就必須由E分度熱電偶來控制，E分度熱電偶必須接在面板的“溫控”端。所以當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“測

5、試”方接入K分度熱電偶時，數(shù)字溫度表顯示的溫度并非為加熱爐內(nèi)的溫度。七、思考題將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值是否正確？為什么？表1-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表熱電偶被測量溫度507090110130150標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（K）第1次測量第2次測量第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度被校熱電偶（E）第1次測量第2次測量第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度兩偶溫度誤差絕對誤差相對誤差實(shí)驗(yàn)時環(huán)境溫度： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，2掌握光纖位移傳感器的輸入-輸出特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求光纖傳感技術(shù)是適隨著光纖通信和集成光學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型傳感技術(shù)。通過光纖位移傳感器來測量位移

6、，掌握這種傳感器的特性。本光纖傳感器為反射式， 光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收， 另一端作為光源發(fā)射， 近紅外二極管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號， 反射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系， 通過對光強(qiáng)的檢測就可得知位置量的變化。三、實(shí)驗(yàn)原理：反射式光纖傳感器工作原理如圖2-1所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一束為光源發(fā)射，近紅外二級管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號，反

7、射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過對光強(qiáng)的檢測就可得知位置量的變化。圖2-1 反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線四、實(shí)驗(yàn)所需部件：光纖（光電轉(zhuǎn)換器）、光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電壓表、示波器、螺旋測微儀、反射鏡片五、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）觀察光纖結(jié)構(gòu)：本實(shí)驗(yàn)儀所配的光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根導(dǎo)光纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。（2）連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線及光纖變換器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直對準(zhǔn)反射片中央（鍍鉻圓鐵片），螺旋測微儀裝上支架，以帶動反射鏡片位移。（3）開啟主機(jī)電源，光電變換器V0端接電壓表，首先旋動測微儀使探頭緊貼反射鏡片（如兩表

8、面不平行可稍許扳動光纖探頭角度使兩平面吻合），此時V0輸出0，然后旋動測微儀，使反射鏡片離開探頭，每隔0.2mm記錄一數(shù)值并記入表2-1。表2-1 位移與輸出電壓表X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0V(V)位移距離如再加大，就可觀察到光纖傳感器輸出特性曲線的前坡與后坡波形，作出V-X曲線，通常測量用的是線性較好的前坡范圍。六、注意事項(xiàng)：（1）光纖請勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤要注意保護(hù)，否則會使光通量衰耗加大造成靈敏度下降。（2）每臺儀器的光電轉(zhuǎn)換器（包括光纖）與轉(zhuǎn)換電路都是單獨(dú)調(diào)配的，

9、請注意與儀器編號配對使用。（3）實(shí)驗(yàn)時注意增益調(diào)節(jié)，輸出最大信號以3V左右為宜，避免過強(qiáng)的背景光照射。七、思考題（1）為什么要分析線性較好的范圍？（2）光纖通信與測量的原理一樣嗎？一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2掌握電容式移傳感器的輸入-輸出特性。二、實(shí)驗(yàn)原理：差動式同軸變面積電容的兩組電容片Cx1與Cx2作為雙T電橋的兩臂，當(dāng)電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。圖3-1 電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖三、實(shí)驗(yàn)所需部件：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K四、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）觀察電容傳感器結(jié)構(gòu)：傳感器由一個動極與兩個定級組成，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器接口，按圖（3-1）接好實(shí)驗(yàn)線路，增益適當(dāng)。（2）打開主機(jī)電源，用測微儀帶動傳感器動極位移至兩組定極中間，調(diào)整調(diào)零電位器，此時模塊電路輸出為零。（3）前后位移動極，每次0.5mm，直至動靜極完全重合為止，記錄數(shù)據(jù)，并填入表3-1，作出V-X曲線，求出靈敏度。表3-1 位移與輸出電壓表X（mm