傳感器測試系統(tǒng)論文

1、摘 要本文主要介紹一種傳感器測試系統(tǒng)的設計 ，該設計中所涉及的傳感器主要包括：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感器等。所涉及的儀表主要有手操、巡檢儀、變頻器、AI工業(yè)智能調節(jié)器、AIJ智能調節(jié)器等。以及執(zhí)行機構主要有變頻器和調節(jié)閥。本次設計的傳感器測試系統(tǒng)是專門為電氣類專業(yè)（電氣工程、自動化、檢測儀器及儀表等）所設計的綜合實驗裝置。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試及校驗，并可實現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標檢定?？蔀闄z測技術、控制原理、計算機控制技術、集散控制系統(tǒng)、過程控制及儀表等課程開設實驗、實訓及

2、科研項目研究，為以后從事自動控制系統(tǒng)研發(fā)設計、集成安裝、調試、運行操作、維護、維修等工作奠定一定的基礎。還可以為本科生、研究生、專業(yè)教師及科研人員從事控制系統(tǒng)的實驗、實訓及科學研究的提供一個重要的平臺。關鍵詞 傳感器 測試系統(tǒng) 變頻器 智能調節(jié)器Abstract This paper describes the design of a sensor test system involved in the design of sensors including: temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors, pressure s

3、ensors, flow sensors. Involved in the instrument hand operation, data logging devices, inverter, AI industrial smart regulator, the AIJ smart regulator and so on implementing agencies inverter and control valve. The design of the sensor test system is designed for electrical specialty (electrical en

4、gineering, automation, testing equipment and instruments, etc.) the design of the integrated test device. Complete a typical sensor (temperature, humidity, pressure, flow, level, electrical parameters) testing and validation, and implementation of the controlled object modeling, system design and sy

5、stem stability analysis, system parameter tuning, system performance Index test.training and research projects for future development in the automatic control system design, integration, installation, commissioning, operation, Maintenance, repair and so lay a foundation. Can also undergraduate, grad

6、uate, professional teachers and researchers engaged in the control experiment, training and scientific research provides an important platform.Keywords Sensor Test System frequency transformer Smart Regulato目錄摘 要IAbstractII1 緒 論11.1 概述11.2 課題設計任務12 總體方案設計22.1概述22.2 系統(tǒng)主要功能及技術指標22.3 系統(tǒng)控制方式32.4 系統(tǒng)主要方案4

7、3 系統(tǒng)工作原理73.1傳感器測試系統(tǒng)的控制儀表73.2傳感器測試系統(tǒng)的執(zhí)行機構153.3傳感器測試系統(tǒng)的傳感器組成184 傳感器測試系統(tǒng)可開設的實驗224.1 傳感器測試及校驗224.2 執(zhí)行器測試334.3 儀表設置及測試384.4 簡單控制系統(tǒng)實驗474.5 復雜系統(tǒng)控制實驗525 總結54附錄55致謝58參考文獻58581 緒 論1.1 概述傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學研究和生產(chǎn)過程所要獲取的信息都要通過它轉換為容易傳輸和處理的電信號。傳感器測試系統(tǒng)一般由控制對象（檢測裝置、執(zhí)行機構等）、控制系統(tǒng)（智能儀表控制、計算機組態(tài)軟件控制、PLC控制等）組成。檢測裝置（溫度

8、傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器等）、執(zhí)行機構（變頻器、調節(jié)閥等）等組成系統(tǒng)的控制對象單元，完成對溫度、壓力、液位、流量等信息的檢測，并能將所測信息通過檢測裝置轉換成電流信號輸出?？刂葡到y(tǒng)單元在接收到控制對象單元輸出的信號時經(jīng)過處理實現(xiàn)對系統(tǒng)溫度、壓力、液位、流量等的控制。1.2 課題設計任務傳感器測試系統(tǒng)是由檢測裝置、系統(tǒng)控制、執(zhí)行機構和供水系統(tǒng)等組成。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試及校驗，并可實現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標檢定。并根據(jù)采用的模塊化結構自由組合可構成簡單系統(tǒng)或復雜系統(tǒng)，另一方面通過選用不同模

9、塊可構成集散系統(tǒng)。檢測裝置（溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器、電量傳感器）完成對典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試并將所測得得物理值轉換成420mA的電流信號輸出?？刂葡到y(tǒng)的智能數(shù)字儀表（無紙記錄儀、手操器、人工智能調節(jié)器、多路顯示報警儀、人工智能溫度控制器、流量積算儀等）在接收到檢測裝置輸出的信號時經(jīng)過整定、運算輸出信號反饋給執(zhí)行機構，通過調節(jié)執(zhí)行機構改變參數(shù)，達到對整個系統(tǒng)參數(shù)的控制調節(jié)。2 總體方案設計2.1概述本次設計的傳感器測試系統(tǒng)是專門為電氣類專業(yè)（電氣工程、自動化、檢測儀器及儀表等）所設計的綜合實驗裝置。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液

10、位、電參數(shù)）測試及校驗，各類智能儀表的的參數(shù)設置及測試，執(zhí)行機構的測試并可實現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標檢定?？蔀楸究粕⒀芯可?、專業(yè)教師及科研人員從事控制系統(tǒng)的實驗、實訓及科學研究的提供一個重要的平臺。2.2 系統(tǒng)主要功能及技術指標2.2.1 系統(tǒng)主要功能1、 傳感器測試（1）溫度傳感器測試及校驗（2）壓力傳感器測試測試及校驗（3）差壓（液位）測試及校驗（4）流量傳感器測試（5）濕度傳感器測試（6）單相電壓傳感器測試（7）單相電流傳感器測試（8）功率因數(shù)傳感器測試 2、儀表的設置及測試（1）人工智能溫度控制器測試（2）無紙記錄儀測試（3）手持式

11、高精度測溫儀測試（4）人工智能調節(jié)器測試（5）多路顯示報警儀測試（6）流量積算儀測試（7）手操器/飼服放大器測試 3、執(zhí)行器測試（1）變頻器測試（2）調節(jié)閥測試 4、可構建的簡單控制系統(tǒng)（1）溫度控制系統(tǒng)（2）壓力控制系統(tǒng)（3）差壓（液位）控制系統(tǒng)（4）流量控制系統(tǒng)5、可構建的復雜控制系統(tǒng)（1）液位串級控制系統(tǒng)（2）流量串級控制系統(tǒng)2.2.2 系統(tǒng)主要技術參數(shù)（1）溫度傳感器，測溫范圍0-200（2）壓力傳感器，測量范圍00.5MPa（3）差壓（液位）傳感器，測量范圍010KPa（4）流量傳感器，測量范圍06M3/h（5）濕度傳感器, 測量范圍0100%（6）人工智能溫度控制器，測量精度 0.

12、2級，輸入/輸出 4-20mA（7）人工智能調節(jié)器，測量精度 0.2級，輸入/輸出 4-20mA（8）多路顯示報警儀，測量精度 0.2級，輸入/輸出 4-20mA（9）流量積算儀，測量精度 0.2級，輸入/輸出 4-20mA（10）手操器/飼服放大器，測量精度 0.2級，輸出4-20mA、輸入0.2-1V/0-5V2.3 系統(tǒng)控制方式傳感器測試系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元可以采用智能儀表控制、計算機控制和PLC控制這三種控制方式。該控制系統(tǒng)單元主要作為控制子系統(tǒng)的核心單元。 1、智能儀表控制智能儀表控制可以選用宇電自動化（UDIAN）生產(chǎn)的人工智能調節(jié)器、人工智能溫度控制器、多路顯示報警儀、流量積算儀、

13、無紙記錄儀、手操器/伺服放大器等幾種儀表?？蓪崿F(xiàn)位式控制、電動閥支路電容液位控制、變頻器支路單容液位控制、變頻器支路單容液位控制、上下水箱雙容液位控制、電動閥支路流量控制、變頻器支路流量控制、加熱水箱溫度控制、上下水箱雙容液位串級控制等多個實驗。2、計算機控制計算機控制由DDC控制單元、計算機和MCGS組態(tài)軟件共同實現(xiàn)?？梢詫崿F(xiàn)對象特性測試實驗、單回路控制實驗、串級控制實驗、比值控制實驗、解耦控制實驗和預估控制實驗等多個實驗。 3、PLC控制PLC控制通過可編程控制器來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制?？蓪崿F(xiàn)上下水箱單容特性測試、電動調節(jié)閥流量特性測試實驗、電動閥支路單容液位控制、上下水箱雙容液位控制和上下水

14、箱液位串級控制等多個實驗。綜上所述：通過對這三種系統(tǒng)控制方式的比較發(fā)現(xiàn)，它們各有其優(yōu)缺點。智能儀表控制可以通過模塊化結構自由組合構成多個子系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標檢定。計算機控制運用到組態(tài)軟件，這樣可以直觀的看到系統(tǒng)的具體情況，但較儀表控制略復雜。而PLC控制雖然過程比較簡單，但是需要編程軟件，而且不能直接反應控制對象的情況。因此本設計采用智能儀表控制的控制方式。2.4 系統(tǒng)主要方案2.4.1系統(tǒng)控制對象1、系統(tǒng)組成本系統(tǒng)裝置對象主要由一個不銹鋼儲水箱、雙容水箱、加熱水箱和敷塑不銹鋼管道等組成。雙容水箱是透明的，便于直接觀察液位的變化和記錄結果。水箱底部均接有

15、壓力、液位傳感器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。上、下水箱可以組合成一階、二階單回路液位控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)液位串級控制系統(tǒng)等。儲水箱由不銹鋼板制成，能滿足上、下水箱的實驗供水需要。加熱水箱：使用加熱器進行加熱，安裝溫度傳感器可進行溫度檢測控制實驗。管道及閥門：整個系統(tǒng)管道由不銹鋼管連接而成，所有的手動閥門可采用優(yōu)質球閥，以避免管道系統(tǒng)生銹的可能性。2、檢測裝置壓力變送器：兩個壓力變送器分別用來對由兩路供水系統(tǒng)的液體壓力進行檢測，將液體壓力轉換成電流信號（420mADC）輸出。 溫度傳感器：主要用來檢測加熱水箱里液體溫度。 流量變送器：對兩路供水系統(tǒng)各出口處的流量進行檢測并輸出電流信號420

16、mADC。差壓變送器：對上下兩個水箱的液位進行檢測并輸出信號參數(shù)。濕度傳感器：對控制系統(tǒng)中的濕度進行檢測并輸出4-20mA電流信號。單相電壓變送器：對系統(tǒng)中交流電壓進行檢測并輸出電流信號4-20mA。單相電流變送器：對系統(tǒng)中交流電流進行檢測并輸出電流信號4-20mA。功率因素變送器：對系統(tǒng)中的功率因數(shù)進行檢測并輸出電流信號4-20mA。 圖2-1 系統(tǒng)控制對象工藝2.4.2系統(tǒng)執(zhí)行機構電動調節(jié)閥：采用智能直行程電動調節(jié)閥，用來控制水的流量從而達到對回路中的液位、壓力、流量、溫度進行調節(jié)。變頻器：控制三相交流電動機速度和轉矩。水泵：系統(tǒng)輸出驅動。2.4.3 系統(tǒng)控制儀表人工智能溫度控制器：采用先

17、進的AI人工智能PID調節(jié)算法，無超調，具備自整定（AT）功能，能夠智能的對系統(tǒng)進行PID調節(jié)。人工智能調節(jié)器：采用先進的AI人工智能調節(jié)算法，無超調，具備自整定（AT）功能，能夠對系統(tǒng)進行智能調節(jié)。多路顯示報警儀：配合各種輸入模塊，能分別測量12路熱電偶、熱電阻、電壓、電流、流量、濕度等多種信號。流量積算儀：可對物質的質量、體積、長度進行累積計算，并可進行批量控制。手操器/飼服放大器：可接系統(tǒng)智能儀表的給定信號和閥位的反饋信號，根據(jù)二者的偏差進行調節(jié)，輸出相應的控制量。 無紙記錄儀：用于對多個智能儀表的調節(jié)結果進行顯示。 圖2-2 控制儀表布置圖3 系統(tǒng)工作原理 3.1 傳感器測試系統(tǒng)的控制

18、儀表3.1.1 AI人工智能工業(yè)調節(jié)器 （1） AI調節(jié)器的型號定義AI系列儀表硬件采用了先進的模塊化設計，具備5個功能模塊插座：輔助輸入、主輸出、報警、輔助輸出及通訊參考文獻 廈門宇電自動化說明書。本設計中只選用四個功能模塊沒有選用輔助輸出模塊。AI系列人工智能調節(jié)儀表共由8部分組成，本設計儀表型號為： AI808P A I4 X3 L0 N S4 24VDC 這表示一臺儀表：基本功能為AI-808P型，面板尺寸為A型（96×96mm）；輔助輸入（MIO）安裝I4模塊即可擴充020mA或420mA電流信號輸入，并且內置24VDC電源輸出，可直接連接二線制變送器 主輸出（OUTP）安

19、裝X3線性電流輸出模塊；報警（ALM）安裝L0雙路繼電器觸點輸出模塊；輔助輸出（AUX）沒有安裝模塊；通訊（COMM）裝有自帶隔離電源的光電隔離型RS485通訊接口S4；儀表供電電源為24VDC電源1。(3)儀表的端子圖及其說明 圖3-1 AI儀表端子圖 線性電壓量程在1V以下的由19、18端輸入，05V及15V的信號由17、18端輸入； 420mA 線性電流輸入可用250 歐電阻變?yōu)?5V電壓信號，然后從17、18端輸入；也可在MIO位置安裝I4模塊后， 從14+、15- 端輸入或直接從16+、14-接二線制變送器；3.1.2多路巡檢顯示儀(1) 多路巡檢儀的型號定義AI-706M儀表硬件采

20、用了先進的模塊化設計，共有6個可安裝模塊的位置，其中M1、M2、M3可安裝各種輸入模塊，每個模塊可支持1-2路模擬量輸入；ALM、AUX、M3（OUTP）可安裝繼電器模塊做報警輸出，每個模塊可安裝單路或雙路繼電器輸出模塊，M2（MIO）在必要時也可作為報警輸出，但只能安裝單路繼電器輸出模塊；COMM專用于安裝RS485通訊接口模塊，用于與上位機通訊。其中M3（OUTP）及M2（MIO）屬于即可安裝模擬量輸入模塊用于測量輸入，也可安裝繼電器模塊用于報警輸出的兩用插座1。儀表所有輸入及輸出均可靈活編程。本設計儀表型號為： AI-706M A J2 J4 J5 L4 X3 S4 表示這臺儀表基本功能

21、為AI-706M型；表示面板尺寸為96×96mm； 表示有2個二線制熱電阻輸入回路模塊； 表示有2個0-20mA電流輸入回路模塊；表示二線制變送器輸入模塊； 表示小體積大容量繼電器觸點（常開+常閉）開關輸出模塊及4路報警繼電器輸出；4-20mA線性電流輸出模塊； 1個RS485通訊模塊；（3） 儀表的端子圖及其說明 圖中端子1、2為電源輸入端，3、4為通訊端子需安裝模塊S4，5-7為兩路報警端子需安裝模塊W2,8-10為兩路輔助輸出本儀表未安裝相應模塊，11-13為兩路主輸出需安裝模塊X3，輸出為4-20mA電流，14-16為兩路輔助輸入需安裝模塊J4可支持0-20mA、4-20mA

22、的輸入，17-19為主輸入模塊可用于二線制變送器的輸入需安裝模塊J5。 圖3-2 多路巡檢儀端子圖3.1.3 流量積算儀 （1）流量積算的型號定義AI系列儀表采用了先進的模塊化設計，AI-808H的流量信號輸入、通訊、變送等功能可根據(jù)用戶實際需要配置不同的模塊來實現(xiàn)，配置靈活方便1。儀表最多可安裝6個模塊。儀表型號共由8部分組成，本設計儀表型號為： 表示儀表基本功能為 AI-808H型流量積算儀（有溫壓補償功能型）；表示儀表面板尺寸規(guī)格A面板96×96mm；表示儀表溫度及壓力輸入（M1）的模塊規(guī)格J4 雙路（溫度和壓力）0-20mA或4-20mA電流信號輸入；表示儀表流量輸入（M2）

23、的模塊規(guī)格I4表示單路0-20mA或4-20mA電流信號輸入，并且內置24V/50mA DC電源輸出，可直接連接二線制變送器； 表示儀表主輸出（OUTP）的模塊規(guī)格，輸出可作為批量控制L4為單路繼電器輸出模塊，250VAC/2A，采用進口品牌繼電器； 表示儀表報警（ALM）的模塊規(guī)格 L1L2L4 單路繼電器輸出模塊，可支持AL1一路報警；表示儀表輔助功能（AUX）的模塊規(guī)格，可用于報警輸出、開關量輸入及流量變送輸出等功能 本儀表未配置；表示儀表通訊功能（COMM）安裝的模塊規(guī)格，可安裝通訊接口S、外部開關量輸入I2或V24電壓輸出模塊，S4表示光電隔離的RS485通訊接口，自帶隔離DC/DC

24、電源轉換器，不占用儀表內部電源1. （2）儀表的端子圖及其說明FIN、CIN 和PIN 分別表示流量、溫度和壓力通道輸入；M1 安裝J4模塊時，4-20mA 線性電流輸入可用250 歐電阻變?yōu)?-5V 電壓信號，然后從17-、18+端輸入； 當在MIO 位置安裝I4 模塊時，V+表示內部24V 電源輸出正極，直接連二線制變送器時，按16+、14-接線；1-2號端子為電源輸入 ；3、4為通信端子安裝S4模塊；5-7為報警端子；8-10為輔助輸出未均未使用；11-13為兩路主輸出端子； 圖3-3 流量積算儀端子圖3.1.4手操器（1） 手操器的特點 集成手操器的功能，可與調節(jié)器或DCS配合使用，操

25、作簡便，易學易用。 采用先進的模塊化結構，交貨迅速且維護方便。 閥門位置反饋信號可采用電阻或電壓、電流信號，采樣周期為0.24秒，同等行程時間的閥門定位精度提升一倍，能適合行程時間在15秒以上的各種閥門2 ?；哿?，傳感器與自動檢測，電子工業(yè)出版社，2009。 全球通用的100240VAC輸入范圍開關電源或24VDC電源供電抗干擾性能符合在嚴酷工業(yè)條件下電磁兼容（EMC）的要求1。 （2） 手操器的型號定義AI-708J型儀表硬件采用了先進的模塊化設計，具備5個功能模塊插座：輔助輸入、主輸出、報警、輔助輸出及通訊。模塊可以與儀表一起購買也可以分別購買，自由組合。儀表的輸入方式可自由設置為常用各種

26、熱電偶、熱電阻和線性電壓（電流）。AI系列人工智能調節(jié)儀表共由8部分組成，本設計儀表型號為： 基本功能為AI-708J型；面板尺寸為A型（96×96mm）；輔助輸入（MIO）沒有安裝模塊；主輸出（OUTP）安裝X3線性電流輸出模塊；報警（ALM）安裝L5雙路繼電器觸點輸出模塊；輔助輸出（AUX）沒有安裝模塊；通訊（COMM）裝有自帶隔離電源的光電隔離型RS485通訊接口S4；儀表供電電源為24VDC電源；（3）儀表的端子圖及其說明給定信號SV由19+、18- 端輸入，420mA信號可并聯(lián)50歐精密電阻轉換為0.2-1V電壓。 閥位反饋信號PV為05V 或15V電壓時可由17+、18-

27、輸入， 為電流信號時可用250歐電阻變?yōu)殡妷盒盘枺缓髲?7+、18-端輸入， 為1K電阻信號時，可在MIO位置安裝U5模塊后，按圖輸入。本設計中儀表未安裝。 COMM位置安裝S4 通訊接口模塊時用于通訊。 安裝X3電流輸出模塊用于閥位反饋信號的變送輸出。 1-2號端子為電源輸入 5-7為報警端子、8-10為輔助輸出未均未使用1。 圖3-4 手操器端子圖 3.1.5人工智能溫度控制器（1） 人工智能溫度控制器的特點 髙精度(24位AD，五位顯示、0.05級)數(shù)字儀表，支持多種熱電偶和熱電阻規(guī)格，分辨力達0.01(Pt- 0.001)。采用先進的AI人工智能PID調節(jié)算法，無超調，具備自整定（A

28、T）功能。采用先進的模塊化結構，提供豐富的輸出規(guī)格且能廣泛滿足各種應用場合的需要3 張萍，溫度傳感器動態(tài)性能測試技術研究J，傳感器世界，2008，（01）。輸出功率分辨力高達0.01，并具有手動/自動切換的功能。用于需要按一定時間規(guī)律自動改變給定值進行精密控制的場合。具備180段程序編排功能。能在線修改程序及參數(shù)，參數(shù)鎖可提供不同的數(shù)據(jù)操作權限。具有停電處理、測量值啟動及準備、曲線擬合、運行多條曲線的功能。用戶可對給定范圍內的測量值進行二次校正與非線性補償，以實現(xiàn)更高精度的測量與控制 深圳圣爾斯產(chǎn)品說明書。（2） 人工智能溫度控制器的型號定義AIJ系列儀表硬件采用了先進的模塊化設計。最多允許安

29、裝5個模塊，輸出、報警、通訊及其他功能均可按需求選擇相應的模塊。安裝位置為:輔助輸入（MIO）；主輸出（OUTP）； 報警輸出(ALM)；輔助輸出（AUX）；通訊接口（COMM）4;電源頻率:50Hz 或 60Hz。本設計中該器件的型號為:AIJv:儀表基本功能-電壓型；A：面板尺寸為（96×96mm）；I4模塊安裝在輔助輸入（MIO）位置為模擬量420mA/020mA 輸入接口，含24VDC/25mA 電源輸出供二線制變送器使用；X3模塊安裝于主輸出（OUTP）位置為光電隔離的可編程線性電流輸出模塊；”L2”模塊安裝于報警(ALM)位置為繼電器常開+常閉觸點開關輸出模塊；本設計中儀

30、表未安裝S4模塊安裝于通訊接口（COMM）位置；24VDC：儀表供電電源為24VDC1.（3）儀表的端子圖及其說明16-20做為信號輸入的接線 ，熱電偶或mV 信號輸入端: 19(V+)、18(V-)；電壓信號輸入端、二線制變送器14、16 ；mA的信號輸入端：14+15-；熱電阻信號輸入端:17-20 ；四線制輸入接法：19,20 為一端，17,18 為另一端。 18、20 作外接熱電偶冷端補償?shù)妮斎攵恕?1-2號端子為電源輸入 5-7為報警端子、8-10為輔助輸出未均未使用。11-13為兩路主輸出端子，3-4通信端子1。 圖3-5 人工智能溫度控制器接線端子3.1.6 AI總線式無紙記錄儀

31、（1） 無紙記錄儀的特點AI-3070C型總線式無紙記錄儀，使用AI系列調節(jié)儀表作為測控輸入模塊實現(xiàn)多通道數(shù)字全屏顯示，測控儀表不僅包括各類溫度、壓力、流量、頻率等信號，也包括人工智能PID調節(jié)、流量積算、電量測量等功能，可按需要配置，任意組合。配合圖標式功能選擇，全中文觸摸操作，操作方便，易于學習。觸摸屏可以加入流程圖，定制提供豐富多彩的工藝流程圖，可連接PLC、變頻器等設備，用于小型DCS控制系統(tǒng)終端顯示1。其顯示記錄功能：每通道數(shù)據(jù)刷新時間50毫秒；采用外插拔標配1G的電子硬盤，可擴展4G存儲記錄空間；數(shù)據(jù)保存按先進先出的原則，轉存數(shù)據(jù)點立即保存；數(shù)據(jù)通過讀卡器在PC上直接打開，數(shù)據(jù)備份

32、至計算機上，保存15條升降溫程序配方在中1;3.2傳感器測試系統(tǒng)的執(zhí)行機構3.2.1變頻器（1）變頻器工作原理 變頻器是把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。目前使用的變頻器主要采用交直交方式變頻，首先把交流電源通給整流器轉變成直流電源，再把直流電源逆變成頻率、電壓均可控制的交流電源再供給電動機5。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的5。 (2)440通用型變頻器的原理圖及說明 AIN1-AIN2為兩路模擬輸入，模擬輸入 1 (AIN1) 可以用于：0 - 10 V, 0 - 20 mA 和 -10 V - +10 V輸入。模擬輸入

33、 2 (AIN2) 可以用于：0 - 10 V 和 0 - 20 mA 輸入。DIN1-DIN6 為數(shù)字輸入端可外接開關。AOUT1-AOUT2 模數(shù)轉換輸出端子，輸出0-20MA可接至負載。端子18-25為繼電器輸出端子，可用于報警輸出。 圖3-6 變頻器西門子440原理框圖 3.2.2 HH-ZAZR調節(jié)閥（1） 調節(jié)閥的特點 HH-ZAZR電子式電動單座調節(jié)閥,由PS、3810、ZAZ、DKZ等系列直行程電動執(zhí)行機構和低流阻直通單座閥組成。電動執(zhí)行機構為電子式一體化結構，內有伺服放大器,輸入控制信號(4-20mADC或1-5VDC)及電源即可控制閥門開度,達到對壓力、流量、液位、溫度等參

34、數(shù)的調節(jié)。具有動作靈敏、連線簡單、流量大、體積小、調節(jié)精度高等特點 江蘇橫河有限公司產(chǎn)品說明書。單座閥適用于對泄露量求嚴格、閥前后壓差低及有一定粘度的場合。(2) 調節(jié)閥的結構組成及工作原理電動調節(jié)閥由兩個可拆分的執(zhí)行機構和調節(jié)閥（調節(jié)機構）部分組成。上部是執(zhí)行機構，接受調節(jié)器輸出的420mADC信號，并將其轉換成相應的直線位移，推動下部的調節(jié)閥動作，直接調節(jié)流體的流量。執(zhí)行機構是以電動機為驅動源、以直流電流為控制及反饋信號，當控制器的輸入端有一個信號輸入時，此信號與位置信號進行比較，當兩個信號的偏差值大于規(guī)定的死區(qū)時，控制器產(chǎn)生功率輸出，驅動伺服電動機轉動使減速器的輸出軸朝減小這一偏差的方向

35、轉動，直到偏差小于死區(qū)為止。此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上6?？刂破饔芍骺仉娐钒?、傳感器、分相電容、接線端子等組成。智能伺服放大器以專用單片微處理器為基礎，通過輸入回路把模擬信號、閥位電阻信號轉換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣結果通過人工智能控制軟件后，輸出控制信號6。3.3傳感器測試系統(tǒng)的傳感器組成3.3.1 WZP-231溫度傳感器（1）溫度傳感器的工作原理 溫度傳感器熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的 王桂榮，傳感器原理及應用，中國電力出版社，2010。從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來

36、測量的，因此，溫度傳感器熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響7。 3.3.2 HH-316壓力變送器（1） HH-316壓力變送器的工作原理 HH-316系列擴散硅壓力變送器當被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質壓力成正比的微位移，則使傳感器的電阻值發(fā)生變化，再用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號最終將其轉換成標準信號輸出 常慧玲，傳感器與自動檢測，電子工業(yè)出版社，2009。其由傳感器和信號處理電路組成。其中傳感器壓面設有惠斯頓電橋，當增加壓力時，電橋各橋臂電阻值發(fā)生變化，通過信號處理電路，轉換成電壓變化，最

37、終將其轉換成標準（420）mA信號輸出。 圖3-7 壓力變送器原理圖（2） HH-316系列壓力變送器的特點及用途HH-316系列擴散硅壓力變送器采用具有國際先進水平的傳感器，配合高精度電子元件，經(jīng)嚴格的工藝過程裝配而成。它采用無中介液的壓力測量技術，充分發(fā)揮了傳感器的技術優(yōu)勢，使變送器具有優(yōu)異的性能。它抗過載和抗沖擊能力強，溫度漂移小，穩(wěn)定性高，具有很高的測量精度6。HH-316系列擴散硅壓力變送器具有多種型號，多種量程，多種連接形式及材料。3.3.3 HH-3851差壓變送器（1） HH-3851差壓變送器工作原理 HH-3851差壓變送器測量差壓時,當壓力通過兩側或一側的隔離膜片、灌充液

38、傳至控室的中心測量膜片。中心膜片是-個張緊的彈性元件，它對于作用在其上的兩側壓力差產(chǎn)生相應變形位移，其位移與差壓成正比，最大位移約O.lmm，這種位移轉變在電容極板上形成差動電容，由電路把差動電容轉換成二線制的420mA DC信號輸出6。（2）HH-3851差壓變送器的特點HH-3851差壓變送器準確度高、穩(wěn)定性好采用二線制（特殊可四線制）接線， 體積小、重量輕、堅固抗震。其量程、零點外部連續(xù)可調且阻尼可調，單向過載保護特性好，無機械可動部件，維修工作量少6。全系列統(tǒng)一結構，零部件互換性強。接觸介質的膜片材料可選擇，防爆結構，全天侯使用且具有智能IIART現(xiàn)場總線協(xié)議6。3.3.4 JSL-3

39、AT濕度變送器濕度是指空氣中所含有的水蒸氣量?？諝獾某睗癯潭?，一般多用相對濕度概念，即在一定溫度下，空氣中實際水蒸氣壓與飽和水蒸氣壓的比值(用百分比表示)，稱為相對濕度(用RH表示)。其單位為RH%8。濕度傳感器種類較多，根據(jù)水分子易于吸附在固體表面滲透到固體內部的這種特性（稱水分子親和力），濕度傳感器可以分為水分子親和力型和非水分子親和力型，本設計采用的是集成濕度傳感器。該傳感器的敏感元件采用的屬水分子親和力型中的高分子材料濕敏元件(濕敏電阻)。它的原理是采用具有感濕功能的高分子聚合物(高分子膜)涂敷在帶有導電電極的陶瓷襯底上，導電機理為水分子的存在影響高分子膜內部導電離子的遷移率，形成阻抗

40、隨相對濕度變化成對數(shù)變化的敏感部件7。由于濕敏元件阻抗隨相對濕度變化成對數(shù)變化，一般應用時都經(jīng)放大轉換電路處理將對數(shù)變化轉換成相應的線性（4-20mA）電流信號輸出。3.3.5 HH-WJ渦街流量變送器（1） 渦街流量計的工作原理渦街流量計測量介質流量時，當介質以一定的速度流過三角柱體時，在三角主體兩側后面產(chǎn)生一個交替排列的漩渦帶，稱之位“卡門漩渦”由于漩渦發(fā)生體兩側產(chǎn)生交變應力，封裝在檢測探頭體內的壓電元件在交變應力的作用下，產(chǎn)生與旋渦同頻率的交變電荷信號，放大器將這種電荷信號進行放大、濾波、整形，最后輸出與介質流速成正比的脈信號，送至積算儀進行處理和顯示6。（2）HH-WJ渦街流量的特點及

41、功能HH-WJ渦街流量計是一種用途極廣的流量計，幾乎可以用在所有氣體、液體和蒸汽的流量測量和控制，它以數(shù)字信號處理的方式對渦街探頭信號進行識別、篩選、從而得到正常的流量信號，可使用多點線性能修正、測量范圍更寬，精度更高且無需信號切除能夠準確可靠地測量信息。調試操作簡便，接線簡單，兩線制、三線制一體。檢測元件不接觸流體且可靠性能高能夠適應介質性強該流量計無可動部件，耐磨損，結構簡單，牢固6。3.3.6 CE-VJ03交流電壓變送器交流電壓變送器是由精密整流濾波、電壓互感器、及VI轉換電路所組成 李增國，傳感器與檢測技術，北京航空航天大學出版社，2009。電壓互感器把交流電壓變?yōu)樗枰慕涣麟妷盒?/p>

42、號。精密整流電路把交流電壓信號放大并整流為相對穩(wěn)定直流電電壓9。之后，電壓電流轉換器又將直流電壓信號轉變?yōu)槌杀壤?-20mA）的電流輸出。3.3.7 CE-IJ03交流電流變送器交流電流變送器是一種能將被測交流電流轉換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，產(chǎn)品廣泛應用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動控制以及調度系統(tǒng)9。3.3.8 CE-C02功率因數(shù)變送器功率因數(shù)變送器可將一負載的交流電流和電壓之間的功率因數(shù)，轉換成按線性比例輸出的直流電流或電壓9。配以相應的指示儀表或裝置，可供電力系統(tǒng)或其它工業(yè)部門使用。該變送器適用于單相線路，三相三線、三相四線平衡線路

43、，對于不同線路，僅改變接線方式，即可用同一變送器測量線路功率因數(shù)9?？梢砸詥纹瑱C為核心，采用高效算法，實現(xiàn)交流電路頻率的精確測量。4 傳感器測試系統(tǒng)可開設的實驗4.1 傳感器測試及校驗4.1.1溫度傳感器測試及校驗一、實驗目的及任務 1、利用電橋或標準鉑電阻校正鉑電阻。 2、熟悉溫度傳感器的工作原理及特性并校正其精度。二、實驗器材溫度傳感器WZP-231 萬用表 恒溫裝置 手持式高精度測溫儀AI-5600三、基本原理溫度傳感器熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的3。從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的

44、3。四、操作步驟 1）接通電源，調整水浴溫度恒定在某一數(shù)值； 2）利用手持式高精度測溫儀測出實際溫度； 3）通過顯示表讀出鉑電阻的測量值并計算出其溫度值； 4）調整水浴溫度到另一數(shù)值，重復2、3步操作；五、完成以下表格校正溫度傳感器是否標準表4-1 溫度傳感器（鉑電阻）校檢表校驗對象 WZP-231，Pt100準 確 度量 程出廠編號供電電源制造廠家計量標準器名 稱型 號測量范圍準 確 度制造廠家校驗用主要標準器具名稱規(guī)格型號準確度測量范圍測量計算第一次第二次第三次給定溫度204060801002040608010020406080100實際溫度標準值測量值測量誤差允 許 基本 誤 差實測基本

45、誤差 %允 許 回程 誤 差實測回程誤差 %校驗結論 表4-2 Pt100熱電阻分度表度0123456789電阻值（）010203040100.00103.90107.79111.67115.54100.39104.29108.18112.06115.93100.78104.68108.57112.45116.31101.17105.07108.96112.83116.70101.56105.46109.35113.22117.08101.95105.85109.73113.61117.47102.34106.24110.12114.00117.86102.73106.63110.51114.

46、38118.24103.12107.02110.90114.77118.63103.51107.40111.29115.15119.015060708090119.40123.24127.08130.90134.71119.78123.63127.46131.28135.09120.17124.01127.84131.66135.47120.55124.39128.22132.04135.85120.94124.78128.61132.42136.23121.32125.16128.99132.80136.61121.71125.54129.37133.18136.99122.09125.93

47、129.75133.57137.37122.47126.31130.13133.95137.75122.86126.69130.52134.33138.13100110120130140138.51142.29146.07149.83153.58138.88142.67146.44150.21153.96139.26143.05146.82150.58154.33139.64143.43147.20150.96154.71140.02143.80147.57151.33155.08140.40144.18147.95151.71155.46140.78144.56148.33152.08155

48、.83141.16144.94148.70152.46156.20141.54145.31149.08152.83156.58141.91145.69149.46153.21156.954.1.2壓力傳感器測試測試及校驗1、 實驗目的1、熟悉壓力表校驗器的工作原理及使用方法。2、熟悉壓力變送器的基本結構、工作原理。3、用壓力表校驗器校驗并調整壓力變送器。二、工作原理HH-316系列擴散硅壓力變送器當被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質壓力成正比的微位移，則使傳感器的電阻值發(fā)生變化，再用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號最終將其轉

49、換成標準信號輸出6。3、 實驗設備1壓力校驗器一臺。2壓力變送器一個。3毫安表一塊。4.標準壓力表一塊。四、實驗步驟和方法1實驗設備圖圖4-1 壓力表校驗器原理圖 1-手柄； 2-油缸； 3-儲油杯； 4-標準杯； 5-被校表； 6、7、8、11-閥門； 9-活塞筒； 10-活塞桿； 2準備工作： 把標準壓力表及被校壓力變送器在活塞壓力計上安裝好、檢查調整活塞壓力計在水平位置。 排凈管道中的氣體 a.關閉閥門6、7、8，打開儲油杯閥11。 b.轉動手柄1后退油缸中小活塞吸油、再推進活塞將氣體趕走，如此反復幾次，直至儲油杯口無氣泡為止。 c.最后將活塞退回、將油吸入油缸內，然后關閉儲油杯閥11。

50、3壓力變送器的調整與校驗初檢壓力變送器a.打開閥門6、7b.搖動手柄給以零點壓力與最大量程壓力，對應標準壓力表的讀數(shù)，看被校壓力變送器的零點是否正確、量程是否合適。 (2)校驗壓力表 用手搖加壓泵逐漸加壓，使標準儀表上的指示值逐漸上升到所需數(shù)值，讀取被標定儀表上的指示值。誤差計算時應取最大值。校驗過程中應注意被校儀表有無跳動，若發(fā)現(xiàn)問題應及時修正。5、 校驗記錄、計算 表4-3 壓力變送器校驗表校驗對象 壓力變送器 HH-316準 確 度量 程出廠編號供電電源制造廠家計量標準器名 稱型 號測量范圍準 確 度制造廠家校驗用主要標準器具名稱規(guī)格型號準確度測量范圍測量計算第一次第二次第三次電流值測量值標準值測量誤差允 許 基本 誤 差實測基本誤差 %允 許 回程 誤 差實測回程誤差 %校驗結論六 思考題1、若壓力表的校驗器排氣不凈，則會對校驗過程產(chǎn)生什么影響？ 2、為什么在加壓時（或減壓時），必須把加壓手輪平穩(wěn)地緩慢轉動，否則會產(chǎn)生什么結果？ 3、當壓力表的壓力讀數(shù)逐漸提高到被測壓力表的刻度的上限時應注意什么？4.1.3差壓（液位）測試及校驗一、實驗目的1、熟悉壓力表校驗器的工作原理及使用方法。2、熟悉差壓變送器的基本結構、工作原