測試技術(shù)實驗指導書 2015

1、 實驗一 金屬箔式應(yīng)變片及電橋性能實驗注：該實驗分為四個小實驗在寫實驗報告時注意將相關(guān)目的、原理、步驟總結(jié)為一部分，但每個實驗后的思考題應(yīng)完成。1、 單臂電橋?qū)嶒炓?、實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，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(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：式中為電阻絲電阻的相對變化，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)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)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變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓O1。三

2、、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)K、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(yīng)變傳感器的安裝根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)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(yīng)變片初始阻值R1=R2=R3=R4=351±2，加熱絲初始阻值為20-50左右。2、差動放大器的調(diào)零首先將實驗?zāi)K調(diào)節(jié)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，輸出端與主控臺上的電壓表輸入端Vi相連。檢查無誤

3、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(guān)，調(diào)節(jié)實驗?zāi)K上的調(diào)零電位器Rw4，使電壓表顯示為零（電壓表的切換開關(guān)打到2V檔）。關(guān)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、電橋調(diào)零適當調(diào)小增益Rw3（順時針旋轉(zhuǎn)3-4圈，電位器最大可順時針旋轉(zhuǎn)5圈），將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)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(nèi)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完成接線，給橋路接入±4V電源（從主控箱引入），同圖1-2

4、應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒灲泳€圖時，將模塊左上方撥段開關(guān)撥至左邊“直流”檔（直流檔和交流檔調(diào)零電阻阻值不同）。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1，使電壓表顯示為零。備注：1）、如出現(xiàn)零漂現(xiàn)象，則是應(yīng)變片在供電電壓下，應(yīng)變片本身通過電流所形成的應(yīng)變片溫度效應(yīng)的影響，可觀察零漂數(shù)值的變化，若調(diào)零后數(shù)值穩(wěn)定下來，表示應(yīng)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，且保證實驗過程中，盡量不接觸實驗線，另外，由于應(yīng)變實驗增益比較大，實驗線陳舊或老化后產(chǎn)生線間電容效應(yīng)，也會產(chǎn)生此現(xiàn)象。3）、因應(yīng)變實驗差動放

5、大器放大倍數(shù)很高，應(yīng)變傳感器實驗?zāi)K對各種信號干擾很敏感，所以在用應(yīng)變模塊做實驗時模塊周圍不能放置有無線數(shù)據(jù)交換的設(shè)備，例如正在無線上網(wǎng)的手機、ipad、筆記本等電子設(shè)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(yīng)的數(shù)顯表值，直到10只砝碼加完。記下實驗結(jié)果填入表1-1，關(guān)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 S×100%，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

6、處為500g或200g。五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負（受壓）應(yīng)變片（3）正、負應(yīng)變片均可。2、 半橋性能實驗一、實驗?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點。二、基本原理：不同受力方向的兩片應(yīng)變片（實驗?zāi)K上對應(yīng)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(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)K、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、 保持金屬箔式應(yīng)變片實驗單臂電橋性能試驗中的

7、Rw3和Rw4的當前位置不變。2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實驗?zāi)K左上方的應(yīng)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(yīng)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(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1進行橋路調(diào)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(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒灲泳€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(yīng)

8、變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。3、全橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，受力方向不同的接入鄰邊，當?yīng)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(yīng)變式傳感器實驗?zāi)K、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： 圖1-4接線1、保持單臂、半橋?qū)嶒炛械腞w3和Rw4的當前位置不變。2、根據(jù)圖1-4

9、接線，實驗方法與半橋?qū)嶒炏嗤?，全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，將實驗結(jié)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 S×100%，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、全橋性能比較一、實驗?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)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

10、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小的實驗，寫實驗報告時注意總結(jié)，前5個實驗為比做實驗，帶*為選做實驗1、壓阻式傳感器測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私鈹U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)半導體的壓阻效應(yīng)，基片產(chǎn)生應(yīng)力，電阻條的電阻率產(chǎn)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(nèi)）、數(shù)字壓力表、壓力傳感器

11、實驗?zāi)K、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：1、 根據(jù)圖連接管路和電路，主控箱內(nèi)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(nèi)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?zāi)K連接見圖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(diào)氣閥

12、 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(nèi)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?zāi)K上Rw2用于調(diào)節(jié)零位，Rw1可調(diào)節(jié)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插座。將顯示選擇開關(guān)撥到20V檔，反復調(diào)節(jié)Rw2（此時Rw1順時針旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)主控臺面板的流量計旋鈕到底（此時相當于主控箱內(nèi)壓力罐最大，即流量計閥

13、門完全關(guān)斷）。4、打開主控箱電源，合上主控箱上的氣源開關(guān)（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(guān)小流量計旋鈕（逆時針旋轉(zhuǎn)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(yīng)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?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點。二、基本原理：利用平板電容和其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)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，而只改變其中一個參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（變）、測微小

14、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?zāi)K、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：1、 按下圖將電容傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)K上。2、將電容傳感器專用連線插入電容傳感器實驗?zāi)K專用接口，接線圖如下。3、將電容傳感器實驗?zāi)K的輸出端Vo1與數(shù)顯表單元（主控臺電壓表）Vi相接，Rw調(diào)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 電容傳感器位移與輸出電壓值X（mm）V（mv）5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計算

15、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?zāi)康模毫私獯烹娛絺鞲衅鳒y量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理：基于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應(yīng)電勢：發(fā)生變化，因此當轉(zhuǎn)盤上嵌入N個磁鋼時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生N次變化，通過放大、整形和計數(shù)等電路即可測量轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：磁電傳感器、數(shù)顯單元測轉(zhuǎn)速檔、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V，轉(zhuǎn)動源模塊。四、實驗步驟：1、 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器按圖5-4安裝，2、傳感器端面離轉(zhuǎn)動盤面2mm左右，并且對準反射面內(nèi)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(zhuǎn)（磁電式傳感器兩輸出插頭插入面板上的兩個

16、插孔）3、將波段開關(guān)選擇轉(zhuǎn)速測量檔。4、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源2-24V用引線引入到面板上轉(zhuǎn)動源單元中轉(zhuǎn)動電源2-24V插孔，合上主控箱電源開關(guān)。使轉(zhuǎn)速電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，逐步增加電源電壓，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。五、思考題：為什么說磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測很低速的轉(zhuǎn)動，能說明理由嗎？4、光纖傳感器測速實驗一、實驗?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器用于測量轉(zhuǎn)速的方法。二、基本原理：利用光纖位移傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)體被測物反射光的明顯變化產(chǎn)生的電脈沖，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗?zāi)K、轉(zhuǎn)速/頻率數(shù)顯表、直流源±15V、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)224V，轉(zhuǎn)動源模塊。四、實驗步驟：1、光纖傳感器

17、按下圖裝于傳感器支架上，使光纖探頭與電機轉(zhuǎn)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?zāi)K輸出Vo1與數(shù)顯電壓表Vi端相接，接上實驗?zāi)K上±15V電源，數(shù)顯表的切換開關(guān)選擇開關(guān)撥到20V檔。用手轉(zhuǎn)動圓盤，使探頭避開反射面（暗電流），合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)顯表顯示接近零（0），此時Rw1處于中間位置。再用手轉(zhuǎn)動圓盤，使光纖探頭對準反射點，調(diào)節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復、步驟，直至兩者的電壓差值最大，再將Vo1與轉(zhuǎn)速/頻率數(shù)顯表fi輸入端相接，數(shù)顯表波段開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。3、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V，接入轉(zhuǎn)動電源24V插孔上，使電機轉(zhuǎn)動，逐

18、漸加大轉(zhuǎn)速源電壓。使電機轉(zhuǎn)速盤加快轉(zhuǎn)動，固定某一轉(zhuǎn)速，觀察并記下數(shù)顯表上的讀數(shù)n1。4、固定轉(zhuǎn)速電壓不變，將選擇開關(guān)撥到頻率測量檔，測量頻率，記下頻率讀數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)盤上的測速點數(shù)折算成轉(zhuǎn)速值n2（轉(zhuǎn)速和頻率的折算關(guān)系為：轉(zhuǎn)速=頻率*60/12）。5、將實驗步驟4與實驗步驟3比較，以轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤上是一個黑點的情況。5、 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗一、實驗?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、基本

19、原理：光電式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤上反射后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有黑白相間的12個間隔，轉(zhuǎn)動時將獲得與轉(zhuǎn)速及黑白間隔數(shù)有關(guān)的脈沖，將電脈沖計數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。三、需用器件與單元：光電轉(zhuǎn)速傳感器、+5V直流電源、轉(zhuǎn)動源單元及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V、數(shù)顯轉(zhuǎn)速/頻率表。四、實驗步驟：1、 光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝如圖5-4所示，電機 電機轉(zhuǎn)盤平臺 圖5-4 霍爾、光電、磁電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳感器，調(diào)節(jié)高度，使傳感器端面離平臺表面2-3mm

20、，將傳感器引線分別插入相應(yīng)的插孔，其中紅色接入直流電源+5V，黑色為接地端，藍色輸入主控箱fi，轉(zhuǎn)速/頻率表置“轉(zhuǎn)速”檔。3、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2-24V接到轉(zhuǎn)動源24V插孔上。4、將光電傳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(guān)選擇開關(guān)撥到20V檔。用手轉(zhuǎn)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(guān)，讀出此時的電壓值。再用手轉(zhuǎn)動圓盤，使光電傳感器對準磁鋼反射面，調(diào)節(jié)升降支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復、步驟，直至兩者的電壓差值最大，再將Vo1與轉(zhuǎn)速/頻率數(shù)顯表fi輸入端相接，數(shù)顯表的波段開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。合上主控箱電源開關(guān)，使電機轉(zhuǎn)動并從轉(zhuǎn)速/頻率表上觀察電機轉(zhuǎn)速。

21、如顯示轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，可調(diào)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頭平齊。五、思考題：已進行的實驗中用了多種傳感器測量轉(zhuǎn)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?zāi)康模毫私釩u50溫度傳感器的特性與應(yīng)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-50ºC+150ºC的溫度。銅電阻有下列優(yōu)點：2 在上述溫度范圍內(nèi)，銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系 Rt = R0(1+at)4 電阻溫度系數(shù)高，a = 4.254.28×10-3/ ºC6 容易提純，價格便

22、宜三、需用器件與單元：K型熱電偶、Cu50熱電阻、YL系列溫度測量控制儀、溫度源、直流電源±15V、溫度傳感器實驗?zāi)K、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、萬用表。四、實驗步驟：1、差動電路調(diào)零首先對溫度傳感器實驗?zāi)K的運放測量電路和后續(xù)的反相放大電路調(diào)零。具體方法是把R5和R6的兩個輸入點短接并接地，然后調(diào)節(jié)Rw2使Vo1的輸出電壓為零，再調(diào)節(jié)Rw3，使Vo2的輸出電壓為零，此后Rw2和Rw3不再調(diào)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(cè)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(shè)定（出廠時已

23、設(shè)定完畢）。3、熱電偶的安裝選擇控制方式為內(nèi)控方式，將K型熱電偶溫度感應(yīng)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(diào)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?zāi)K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，

24、合上主控臺電源，調(diào)節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零（此時溫度測量控制儀電源關(guān)閉）5、測量記錄合上內(nèi)控選擇開關(guān)（“加熱方式”和“冷卻方式”均打到內(nèi)控方式），設(shè)定溫度控制值為40ºC，當溫度控制在40ºC時開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為40ºC+n·t，建議t=5ºC，n=17，到75ºC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(shè)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(shè)定值的+1ºC范圍波動的結(jié)果，這樣可以記錄波動時，傳感器信號變換模塊對應(yīng)輸出的的電壓最小值和最大值，取其中間數(shù)值

25、）填入表11-1。表11-1：T（ºC）V（mv）6、根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果，計算t=5ºC時，Cu50熱電阻傳感器對應(yīng)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、實驗?zāi)康模毫私鉄犭娮璧奶匦耘c應(yīng)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(guān)系。常用鉑電阻和銅電阻，鉑電阻在0-630.74ºC以內(nèi)，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt = R0(1+At+Bt2)R0系溫度為0ºC時的鉑熱電阻的電阻值。本實驗R0=100ºC，A=3.90802&#

26、215;10-3 ºC-1B=-5.080195×10-7 ºC-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、溫度傳感器實驗?zāi)K、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、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

27、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(nèi)控選擇開關(guān)（“加熱方式”和“冷卻方式”均打到內(nèi)控方式），設(shè)定溫度控制值為40ºC，當溫度控制在40ºC時開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為40ºC+n·t，建議t=5ºC，n=17，到75ºC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(shè)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(shè)定值的+1ºC范圍波動的結(jié)果，這樣可以記錄波動時，傳感器信號變換模塊對應(yīng)輸出的的電壓最小值和最大值，取其中間數(shù)值

28、）填入下表T（ºC）V（mv）4、根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果，計算t=5ºC時，Pt100熱電阻傳感器對應(yīng)變換電路輸出的V數(shù)值是否接近。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?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y量溫度的性能與應(yīng)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(chǎn)生熱電勢，這就是熱電效應(yīng)。溫度高的接點稱工作端，將其置于被測溫度場，以相應(yīng)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(jīng)補償后的0ºC、25ºC。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

29、、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、直流穩(wěn)壓電源±15V。四、實驗步驟：1、 在溫度控制儀上選擇控制方式為內(nèi)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。2、 從主控箱上將±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(guān)及溫度測量控制儀的開關(guān)，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(diào)節(jié)Rw3使數(shù)顯表顯示為零。設(shè)定溫度測量控制儀上的溫度儀表控制溫度T=40。3、 去掉R5，R6接地線及連線，將E型熱電偶的自由端

30、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(diào)節(jié)Rw2，對照分度表將Vo2輸出調(diào)至和分度表10倍數(shù)值相當（分度表見后）。4、 調(diào)節(jié)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)值時，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)Rw2，使Vo2輸出與分度表10倍數(shù)值相當。5、 重新將溫度設(shè)定值設(shè)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(diào)節(jié)放大倍數(shù)Rw2，使其與分度表10倍數(shù)值接近。6、 重復步驟4，5以確定放大倍數(shù)為10倍關(guān)系。記錄當T=50時數(shù)顯表的電

31、壓值。重新設(shè)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(jīng)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(yīng)值可能有一定的偏差)T+n·tV（mv）五、思考題：1、同樣實驗方法，完成K型熱電偶電勢（經(jīng)放大）與溫度數(shù)據(jù)1、通過溫度傳感器的三個實驗?zāi)銓Ω黝悳囟葌鞲衅鞯氖褂梅秶泻握J識？2、能否用Pt100設(shè)計一個直接顯示攝氏溫度-50ºC-50ºC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  

32、;                      工作端溫度C0123456789熱 電 動 勢 mv-10-0.64-0.70-0.77-0.83-0.89-0.96-1.02-1.08-1.14-1.21-0-0.00-0.06-0.13-0.19-0.26-0.32-0.38-0.45-0.51-0.5800.000.070.130.200.260.330.390.460.5

33、20.59100.650.720.780.850.910.981.051.111.181.24201.311.381.441.511.5771.641.701.771.841.91301.982.052.122.182.252.322.382.452.522.59402.662.732.802.872.943.003.073.143.213.28503.353.423.493.563.623.703.773.843.913.98604.054.124.194.264.334.414.484.554.624.69704.764.834.904.985.055.125.205.275.345.41

34、805.485.565.635.705.785.855.925.996.076.14906.216.296.366.436.516.586.656.736.806.871006.967.037.107.177.257.327.407.477.547.62實驗三、常用物理量（位移）測量實驗1、電渦流傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康模毫私怆姕u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(chǎn)生磁場，當有導電體接近時，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導電體離線圈的距離有關(guān)，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?zāi)K、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元（主控

35、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(jié)構(gòu)，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(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測體。5、將實驗?zāi)K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(guān)選擇電壓20V檔。6、用連接導線從主控臺接入+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?zāi)K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(guān)（數(shù)顯表讀數(shù)能調(diào)到零的使接觸時數(shù)顯表讀數(shù)為零且剛要開始變化），記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔

36、0.2mm（或0.5mm）讀一個數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)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(guān)，如果需要測量±5mm的量程應(yīng)如何設(shè)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)使用量程選用傳感器？2、被測體材質(zhì)對電渦流傳感器的特性影響實驗一、實驗?zāi)康模毫私獠煌谋粶y體材料對電渦流傳感器性能的影響。二、基本

37、原理：渦流效應(yīng)與金屬導體本身的電阻率和磁導率有關(guān)，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

38、和本實驗所得的結(jié)果，并進行小結(jié)。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?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器在實際應(yīng)用中其位移特性與被測體的形狀和尺寸有關(guān)。二、基本原理：電渦流傳感器在實際應(yīng)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(yīng)的不充分，會減弱甚至不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，因此影響電渦流傳感器的靜態(tài)特性，所以在實際測量中，往往必須針對具體的被測體進行靜態(tài)特性標定。三、需用器件與單元：直流源、電渦流傳感器、測微頭、電渦流傳感器實驗?zāi)K、不同面積的鋁被測體、數(shù)顯單元。四、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

39、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(nèi)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?zāi)康模毫私夤饫w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(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端，即探頭，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(jīng)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(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成

40、電壓量，而光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電壓量大小與間距X有關(guān)，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?zāi)K、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(nèi)部已和發(fā)光管D及光電轉(zhuǎn)換管T相接。2、 將光纖實驗?zāi)K輸出端Vo1與數(shù)顯單元（電壓檔位打在20V）相連，見下圖。3、調(diào)節(jié)測微頭，使探頭與反射平板輕微接觸。4、實驗?zāi)K接入±15V電源，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)Rw1到中間位置，調(diào)Rw2使數(shù)顯表顯示為零。5、旋轉(zhuǎn)測微頭，被測體離開探頭，每隔0.1

41、mm（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(lǐng)域的應(yīng)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(shè)計、課程設(shè)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(yīng)0ºC到100ºC），作為外部控制系統(tǒng)