仪器与测试项目温度热电偶测量系统2

1、课 程 设 计 课程名称仪器与测试项目学生学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 年 月日广东工业大学课程设计任务书题目名称温度热电偶测量系统学生学院专业班级姓 名 学 号一、实践项目课程设计的内容本项目课程要求学生综合运用所学专业课知识，选用传感器及有关仪器仪表组建测试系统、虚拟仪器(利用labview虚拟软件平台)，对机器品质、产品质量、设备运行状态、机械系统动态性能等工程对象进行综合测试；编制或应用有关软件，对测试信号、数据进行分析和处理，达到提高工程测试能力与实践技能。另外，本实验还进行几何量误差测量实验，包括形位误差测量、齿轮误差测量两部分。学生通过综合训练，深化已学知识，对机械

2、工程测试及计算机在该领域中的应用有较为全面深入的了解，培养学生工程素质。 二、实践项目课程设计的要求与数据1、了解和熟悉虚拟仪器编程软件labview，每个同学要独立地完成编程练习。2、每两人为一组，能独立地选用有关传感器及有关仪器仪表组建虚拟仪器测试系统(利用labview虚拟软件平台)对工程对象进行测试，要求独立编制虚拟仪器程序并记录下实验数据，并能对测试信号和数据进行分析处理。3、每个同学独立完成几何量误差测量实验，包括形位误差测量、齿轮误差测量两部分，记录实验数据并能按要求对数据进行处理和分析。4、每位学生必须根据具体工作内容，完成一篇不少于1000字的报告书。本项目要求每位同学亲自动

3、手操作、练习和调试，体会到工程测试的乐趣。 三、实践项目课程设计应完成的工作1、labview软件学习介绍，进行必要的讲授和辅导，完成由老师指定的编程练习。2、在实验室完成相关虚拟仪器测试系统组建，设计编制虚拟仪器程序并对系统进行调试，记录下测试数据，并对测试信号和数据进行分析处理。3、几何量误差测量实验，包括形误差测量、齿轮误差测量两部分。 4、设计体会与心得。 四、实践项目课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期11）、布置任务，讲解课程的目的、内容和要求；2）、讲解虚拟仪器图形编程；3）、几何量误差测量，包括测量的原理、步骤等；实验2号楼403和4059.6-9.82虚拟仪器编程讲

4、解与练习1）、数据采集；2）、仪器控制；3）、数学分析应用软件；实验2号楼4019.9-9.113虚拟仪器编程，模拟温度测量系统实验2号楼4019.12-9.144虚拟仪器编程，虚拟仪器采集实验2号楼4019.15-9.165虚拟仪器编程，串口仪器通讯实验2号楼4019.17-9.186形位误差测量、齿轮误差测量汽缸、箱体、轴形位误差、螺孔位置度；齿轮周节、公法线、齿轮径向综合误差、径向跳动误差。实验2号楼4019.19-9.207创建虚拟仪器测试系统1)、热电偶温度测量系统。2）、零件合格性检测系统。实验2号楼4019.21-9.2281）、给定测试系统，现场检查学生编程；考查学生编程的正确

5、性和可行性。2）、答辩，评定成绩。实验2号楼4019.23-9.24五、应收集的资料及主要参考文献1 李远波，傅春晖. 广东工业大学自编教材.仪器与测试项目实验指导书m,20062 杨乐平,李海涛，杨磊. labview程序设计与应用m. 北京：电子工业出版社，20053 张易知. 虚拟仪器的设计与实现m.西安：西安电子科技大学出版社，20034 段福来主编. 互换性与测量技术基础学习指南m. 西安:陕西科技出版社,19925 韩进宏. 互换性与技术测量m. 北京:机械工业出版社, 2004发出任务书日期：2010年 9月 6 日 指导教师签名： 计划完成日期： 2010 年 9月24日 基层

6、教学单位责任人签章：主管院长签章：目录一、热电偶温度测量系统9二、手工测量数据分析14三、思考题17四、心得体会19一、热电偶温度测量系统1、此系统利用labview虚拟仪器软件平台，用软件模拟实际温度的输出的方法实现如下功能：实时数据显示温度测量；温度波形显示；温度时间段内分布图；测量结束计算最大、最小值、平均值；超出报警；产生数据文件存盘(文件数据中包括：操作者姓名、采样总数、温度值、高限值、超温时间、超温比例)； 2、前面板如下图所示：说明如下：报警和当前温度值状态用来表示温度是否超过高限值；高限为控制的温度上限，超温时间为每次超过温度高限值的时间，计数数值为采样的总次数，超温比例为温度

7、超过高限值次数与采样总数的比值；温度值单位开关可以选择被测温度为摄氏表示还是华氏表示；趋势图“温度历史趋势”显示实时采集的数据。采集过程结束后，在温度曲线中画出数据曲线，同时在mean、max和min数据显示栏中显示出温度的平均值、最大值和最小值，并在温度时间段内分布中显示各个温度段出现的次数。3、框图程序说明：温度模拟输出：，其调用了一个子程序，子程序具体结构如下图所示：采样计数时：，可从前面板的计数框内看到采样的数量；平均值、最大值和最小值显示功能的实现：采用function模块中的mean.vi 和array max&min 功能模块。其输入数据为温度模拟输出值。温度历史趋势采用wave

8、form chart模块显示，输入数据为温度模拟输出值，温度曲线用waveform chart模块显示，输入数据为模拟输出值和高限值，用build array模块组合。用温度数据输出直方图：，其中histogram 组件用于把输入数据生成直方图，xy graph 用于直方图的显示。使用case程序结构进行超温处理:先报警判断，当为true时超温声音报警、超温向前面板文本框输出“above limit”状态和输出当前时间，为false即不超温时“normal”代替“above limit”，在超温时间框表内显示“未超过高限值”。超温比例和采样总数：可在保存的txt文件中显示超温比例和采样总数；产

9、生数据文件存盘：数据存储时，进入while循环前存储操作者姓名、超温比例、采样总数、温度值、高限值、超温时间的名称等，进入循环后写入温度值、高限值、超温时间等的数据；最终保存的文件内容格式如下所示：二、手工测量数据分析1、气缸圆度测量：气缸内径的理论公差为，圆度计算公式为： 圆度=测量数据如下表所示测量次数最大偏差/mm最小偏差/mm圆度/um平均值10.0150.0020.0130.01620.0080.0020.01030.0100.0020.012理论圆度为=0.0440.016所以此气缸内径合格。2、箱体中心距及位置误差测量箱体孔中心距测量：测量数据位：a=105.64mm b=4.3

10、4mm则孔中心距=（105.64+4.34）2=54.99mm;箱体孔轴向的平行度测量：测量数据：a1=105.96mm a2=106.06mm l1=125.10mm l2=130.04mm则平行度误差=|105.96-106.06|x(125.10/130.04) =0.10mm箱体孔轴线对底面的平行度测量：测量数据：小孔：mc=0.058mm md=0.188mm l1=125.30mm l2=226.50mm则平行度误差=(125.30/226.50)x|0.058-0.188| =0.0719mm大孔：ma=0.030mm mb=0.170mm l1=125.30mm l2=226.

11、50mm则平行度误差=(125.30/226.50)x|0.030-0.170| =0.0774mm3、螺孔组位置度误差测量a1=108.16mm, a2=108.14mm, a3=108.20mm, a4=108.10mml1=l2=37.5mm, l3=100mm， d=8.0mm， l5=l6=1.5mm各孔轴线偏差的坐标值按下列关系计算：fx1=0 fy1=0fx2= (a1-d)- l3 fy2=0fx3= (a3-d)+- l3 fy3=(a2-d)- l4fx1= fy3=(a4-d)- l4代人数值计算得以下表格：孔的编号fxfy10020.16030.200.05400.13

12、由上图可知，最小外接圆的直径为0.23mm,大于0.2mm的公差值。因此各孔轴线的位置度误差不合格。4、齿轮公法线误差测量（1）计算公法线公称长度ww=mcos(n-0.5+2tan+zinv)式中：m-模数 -齿形数 -变位系数n-跨齿数 当=20 =0时，则w=m(1.4762n-1+0.014z)n=0.111z+0.05已知：模数m齿数z齿形角变位系数等级精度跨齿数n4262009-8-83计算公法线公称长度w=m(1.4762n-1+0.014z)=4(1.47623-1+0.01426)=30.976mm测量的数据：w1w2w3w4w530.91230.90530.89530.91

13、030.926w=( w1 +w2 +w3 +w4 +w5)/5=30.938 ew=w-w=30.976-30.926=0.050fw= w2- w4=0.102三、思考题实验一思考题1、 labview构建的虚拟仪器与传统的测试仪器相比有什么特点？labview软件编程与传统的高级语言编程有什么不同？答：虚拟仪器与传统仪器相比有以下的特点：（1） 虚拟仪器实现了测量仪器的智能化、多样化、模块化和网络化，相比于传统的测量仪器使用更灵活性，功能更强大；（2） 虚拟仪器可由用户自行设计、自行定义，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义、用户改变的模式；（3） 在维护及组合使用时虚拟仪器都较传统测量

14、仪器有很大的方便性，并且投资也相对小。labview编程与传统的编程具有以下的几个不同：传统的编程一般是由编译编码编译程序，而labview则是由模块化的模块用表示信号的连线连接在一起，较传统的编程方式简便许多。实验二思考题1、 在labview中有哪些方法可以实现对仪器的控制？答：labview对仪器的控制是通过io串口的方法来实现对外部信号的采集以及向外部仪器输送相应的信号，可分为5种方法：pc-daq系统、gpib系统、vxi系统、pxi系统和串口系统。2、 基于labview的数据采集系统的组成及各部分功能？答：数据采集系统由以下几部分组成：传感器、调理电路、放大器、采样/保持器和a/

15、d转换。各部分具体功能如下：传感器：完成信号的测量，并将其传送至信号调理电路；调理电路：对来自传感器的输出信号进行放大、转换和滤波；放大器：将调理信号放大至合适范围方便后续处理；采样/保持器：取出待测信号在一瞬时的值（即实现信号的时间离散化），并在a/d转换过程中保持信号不变；a/d转换器：将输入的模拟量转换成数字量输出，并完成信号幅值的量化。实验三思考题针对labview的avanced analysis软件库结合机械工程中振动与噪声的测试谈谈你的想法？答:可以运用下面的模式来进行测量：振动和噪声源信号采集和初步处理（外围硬件）labview，其中可运用了labview使得数据的采集及处理得

16、以同步进行，并且可在最终的面板看出振动源的主频，据此可采取相应的措施，如：增加振动源的坐垫减少振动。实验四思考题如何用基于labview软件平台实现工业中恒温控制系统？答：先建立如下的模型:发热模块采集模块labview处理输出控制信号。发热模块一般是由热电偶提供热源，可调电压的电源为其提供电源，其中热电偶温度与电源回路的电流成正比（为简化模型热电偶温度看作为恒温控制系统的温度），故当系统温度出现浮动时，传感器测出温度与恒温相比较的差值经过信号处理模块进入labview软件，在labview可根据发热模块建立被控制系统以及相应pid控制组成的闭环系统，接着离散化以使得在labview中编译相应

17、的程序，从而输出控制量，在这里一般为控制电压。实验十 形位误差测量1、在汽缸内径和圆度误差测量中内径百分表测量孔径属何测量方法?答：用内径百分表测量内径是一种比较量法，测量前应根据被测孔径的大小，在专用的环规或百分尺上调整好尺寸后才能使用。2、在汽缸内径和圆度误差测量中测量头接点连线偏离直径方向对测量结果有何影响？如何操作才能防止？答：会使测量结果的误差偏大。应将测杆沿孔轴线方向轻微摆动，以百分表示值变化的最小值为准。3、轴形位误差的测量中径向跳动是被测表面何种形状误差和位置误差的综合反映？当形状误差为零时，指示表最大与最小读数之差是否一定为零？答：是圆度误差和轴线对地面的平行度误差的综合反映

18、。不一定为零。当位置误差不为零时，指示表的最大值和最小值之差就不是零。4、轴形位误差的测量跳动时，指示表指针不转或基本不动说明了什么？答：表示轴的形状误差和位置误差比较小。5、轴形位误差的测量中在测量径向跳动时若转动摆仪的手轮，使轴件沿轴线方向移动，指示表最大与最小读数差反映何种形位误差？答：反映轴线对底面的平行度。6、在箱体中心距及位置误差的测量中用检验心棒和游标卡尺如何测量孔中心距？答：用检验心棒插入箱体孔中，再用游标卡尺测量出两心棒表面直径方向上的距离最大值a和最小值b。用公式l=（a+b）/2即可求得中心距。7、在箱体中心距及位置误差的测量时为什么要指定测量读数位置？答：因为在箱体中心

19、距及位置误差的测量时用的是间接测量方法，指定读数位置可以利用间接测量的数据通过计算得到真正所需测量的中心距和位置误差。8、在螺孔组位置度误差测量过程中，按图示要求应有四个小0.2mm的公差圆，为什么仅用一个小0.2mm的公差圆来表示？答：因为四螺孔组的位置公差与定位尺寸及四螺孔的尺寸不发生联系、遵守独立原则，因此，只要各螺孔的实际轴线同时位于位置度和定位尺寸的一个小0.2mm的公差圆内就算合格。9、在螺孔组位置度误差测量过程中，角尺为什么要移动？移动时角尺的一边为什么总是与1、2螺钉相切或与两个量块组相切？答：因为角尺为基准，需要测量另一组螺孔位置参数时，基准就需要同步移动。需要保持直角，就必

20、须相切。10、在螺孔组位置度误差测量的举例中，既然有一个孔的实际轴线已在位置度公差圆外，为什么还允许用各孔心的最小外接圆f的直径与公差值比较？答：个别孔的实际轴线在位置度公差圆外有可能是由于粗大误差造成的，只要各孔心的最小外接圆f的直径小于公差圆直径，并大部分在公差圆内，则其位置度误差仍算合格。实验十一 齿轮误差测量1、测量周节累积误差与周节偏差的目的是什么？答：周节偏差是指在分度圆上，实际周节与公称周节之差（用相对法测量时，公称周节是所有实际周节的平均值）。周节累积误差是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。 测量周节累积误差和周节偏差的目的是测得齿形误差。2

21、、测量齿圈跳动时为什么要根据齿轮的模数选用不同直径的球形测量头？答：测量径跳选择不同的球星测头主要是因为需要球和齿面的相切位置尽可能的在节圆附近，另外考虑也要避免球头直径过小会造成球和齿根接触或者过大和齿面顶端修形部分接触造成测量错误或误差过大。3、双啮中心距与安装中心有何区别？答：双啮中心距：在双啮仪上，被测齿轮与测量齿轮之间随着被测齿的转动而变化的两齿轮中心距，称为双啮中心距。双啮中心距综合反映被测齿轮由于齿轮加工误差引起的的径向误差。 安装中心距：标准齿轮按无齿侧间隙安装的中心距称为标准齿轮的标准安装中心距。4、若无精确的测量齿轮，能否进行双面啮合测量？为什么？答：能。因为双啮检验时的齿轮啮合状况与齿轮传动设计时一样。5、齿向误差是由什么加工误差产生的？为什么同一齿轮左、右齿面的齿向误差的数值或走向不一定相同？答：产生的原因是多方面的，其中即有机床工作精度的影响，又有刀具与刀具安装误差、工件与工件安装误差，以及切削过程中弹性变形造成的影响。前刀面沿轴向对于孔轴线的平行度误差使各刀齿偏离了正确的齿形位置，而且刀齿左右两侧刃偏离值不等，这样产生了同一齿轮左、右齿面的