测试技术实验指导书 2015(共27页)

1、 PAGE 24PAGE 28 实验一 金属(jnsh)箔式应变片及电桥性能实验注：该实验(shyn)分为四个小实验在写实验报告时注意将相关目的、原理、步骤总结为一部分，但每个实验后的思考题应完成。单臂电桥(din qio)实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：式中为电阻丝电阻的相对变化，为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例

2、变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压O1。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、砝码、数显表（主控台上电压表）、15V电源、4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤：1、检查应变传感器的安装根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R1=R2=R3=R4=3512，加热丝初始阻值为20-50左右。2、差动放大器的调零首先将实验模块调节(tioji)增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大。然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出

3、端与主控台上的电压表输入端Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源15V以及地线。合上主控台电源开关，调节实验模块(m kui)上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。（注意： Rw4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥(din qio)调零适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥（如图）作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接

4、线，给桥路接入4V电源（从主控箱引入），同图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交流档调零电阻阻值不同）。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节电桥调零电位器Rw1，使电压表显示为零。备注：1）、如出现(chxin)零漂现象，则是应变片在供电电压下，应变片本身通过电流所形成的应变片温度效应的影响，可观察零漂数值的变化，若调零后数值稳定下来，表示应变片已处于工作状态，时间大概510分钟。2）、如出现数值不稳定，电压表读数随机跳变情况，可再次确认各实验线的连接是否牢靠，且保证实验过程(guchng)中，尽量不接触实验线，另外，由于应变实验增益

5、比较大，实验线陈旧或老化后产生线间电容效应，也会产生此现象。3）、因应变实验差动放大器放大倍数很高，应变传感器实验模块对各种信号干扰很敏感，所以在用应变模块做实验时模块周围(zhuwi)不能放置有无线数据交换的设备，例如正在无线上网的手机、ipad、笔记本等电子设备。4、测量并记录在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到10只砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。 表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）5、计算灵敏度和误差 根据表1-1计算系统灵敏度S，S=（输出电压变化量；重量变化量）；计算非线性误差：f1=F S100%

6、，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S满量程输出平均值，此处为500g或200g。五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。半桥性能实验一、实验(shyn)目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解(lioji)其特点。二、基本原理：不同受力方向的两片应变片（实验(shyn)模块上对应变片的受力方向有标识）接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=。三、需要器件与单元：应变式传感器实验模块、砝码、数显表（主控台上电压表）、15V电

7、源、4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤：保持金属箔式应变片实验单臂电桥性能试验中的Rw3和Rw4的当前位置不变。2、根据图1-3接线。R1、R2为实验模块左上方的应变片，此时要根据模块上的标识确认R1和R2受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。给桥路接入4V电源，检查连线无误后，合上主控箱电源，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零。依次轻放标准砝码，将实验数据记入表1-2，根据表1-2计算灵敏度S=，非线性误差f2。图1-3 应变式传感器半桥实验接线图表1-2 半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）五、思考题：桥路（差动

8、电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变(yngbin)片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。3、全桥性能(xngnng)实验一、实验(shyn)目的：了解全桥测量电路的优点。二、基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，受力方向不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其变化值R1=R2=R3=R4时，其桥路输出电压Uo3=。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。三、需用器件和单元：应变式传感器实验模块、砝码、数显表（主控台上电压表）、15V电源、4V电源、万用表（自备）。四、实

9、验步骤： 图1-4接线(ji xin)1、保持(boch)单臂、半桥实验中的Rw3和Rw4的当前位置不变。2、根据图1-4接线，实验方法与半桥实验相同，全桥测量电路(dinl)中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，将实验结果填入表1-3；进行灵敏度和非线性误差计算。表1-3全桥输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）3、根据表1-3计算系统灵敏度S，S=（输出电压变化量；重量变化量）；计算非线性误差：f1=F S100%，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S满量程输出平均值。4、单臂、半桥、全桥性能(xngnng)比较一、实验(shyn)目的：

10、比较单臂、半桥、全桥输出(shch)时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。二、实验步骤：根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。阐述理由（注意：实验一、二、三中的放大器增益RW3必须在相同的位置）。实验二 常用传感器测量实验注：该实验同样包括几个(j )小的实验，写实验报告时注意总结，前5个实验为比做实验，带*为选做实验1、压阻式传感器测量(cling)实验一、实验(shyn)目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。二、基本原理： 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效

11、应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。三、需用器件与单元：压力源（已在主控箱内）、数字压力表、压力传感器实验模块、流量计、气源连接导管、数显单元、直流稳压源4V、15V。四、实验步骤：根据图连接管路和电路，主控箱内包含压缩泵、贮气箱、三通连接管等，流量计已接好。将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座的蓝色边缘，向内压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器（已固定在压力传感器模块上）接通。这里选用的差压传感器两只气嘴中，一只为高压嘴，另一只为低压嘴。本实验模块连接

12、见图2-2，压力传感器有4端：3端接+4V电源，1端接地线，2端为Uo+，4端为Uo- 。1、2、3、4端顺序排列见图2-2。储气箱 压缩泵 220AC K3 调气阀 快速接头 三通 压力传感器 显示单元 处理电路 低压端 高压端 主控箱内部 外接部分 流 量 计 单相阀 图2-1 压阻式压力传感器测量系统 压力显示接主控箱电源输出 Vi 地 接主控箱数显表 正 面 地 1 2 3 4 高压咀 低压咀 图2-2 压力传感器压力实验接线图 2、实验(shyn)模块上Rw2用于调节(tioji)零位，Rw1可调节(tioji)放大倍数，按图2-2接线，模块的放大器输出Vo2引到主控箱数显表的Vi插

13、座。将显示选择开关拨到20V档，反复调节Rw2（此时Rw1顺时针旋转1-2圈，Rw3处于电位器中间位置）使数显表显示为零。3、先顺时针旋转主控台面板的流量计旋钮到底（此时相当于主控箱内压力罐最大，即流量计阀门完全关断）。4、打开主控箱电源，合上主控箱上的气源开关（启动压缩泵），此时主控台压力表同步显示当前的气源压力值，同时记录当前的Vo2的输出电压值。5、逐步关小流量计旋钮（逆时针旋转流量计旋钮），使在520KP之间每下降2KP分别读取压力表读数，同步记录数据。6、记下相应的数显表值列于表2-1。表2-1 压力表数值与变换电路输出电压值P（KP）VO（V）2、电容式传感器的位移特性实验一、实验

14、目的：了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理：利用平板(pngbn)电容和其他结构的关系式通过(tnggu)相应的结构和测量电路可以选择、A、d三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中(qzhng)一个参数，则可以有测谷物干燥度（变）、测微小位移（d变）和测量液位（A变）等多种电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、数显单元（主控台电压表）、直流稳压源。四、实验步骤：按下图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。2、将电容传感器专用连线插入电容传感器实验模块专用接口，接线图如下。3、将电容(dinrng)传感器实验模块的输出端Vo1与数显表单元（主控台电压表

15、）Vi相接，Rw调节到中间位置。4、接入15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.5mm记下位移(wiy)X与输出电压值（此时电压档位打在20v），填入表4-1。表4-1 电容传感器位移(wiy)与输出电压值X（mm）V（mv）5、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差f。3、磁电式传感器测速实验一、实验目的：了解磁电式传感器测量转速的原理。二、基本原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。三、需用器件与单元：磁电传感器、数

16、显单元测转速档、转速调节2-24V，转动源模块。四、实验步骤：磁电式转速传感器按图5-4安装，2、传感器端面离转动盘面2mm左右，并且对准反射面内的磁钢。将磁电式传感器输出端插入数显单元fi孔，磁电传感器作切割磁力线旋转（磁电式传感器两输出插头插入面板上的两个插孔）3、将波段(bdun)开关选择转速测量档。4、将转速调节电源(dinyun)2-24V用引线引入到面板上转动源单元中转动电源2-24V插孔，合上主控箱电源开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压，观察转速变化情况。五、思考题：为什么说磁电式转速传感器不能测很低速(d s)的转动，能说明理由吗？4、光纤传感器测速实验一、实验目的

17、：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。二、基本原理：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模块、转速/频率数显表、直流源15V、转速调节224V，转动源模块。四、实验步骤：1、光纤传感器按下图装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台中磁钢反射点对准。2、按“光纤位移特性实验”的连线图，将光纤传感器实验模块输出Vo1与数显电压表Vi端相接，接上实验模块上15V电源，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。 = 1 * GB3 用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），合上主控箱电源开关，调节Rw2

18、使数显表显示接近零（0），此时Rw1处于中间位置。 = 2 * GB3 再用手转动圆盘，使光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 步骤，直至两者的电压差值最大，再将Vo1与转速/频率数显表fi输入端相接，数显表波段开关拨到转速档。3、将转速调节2-24V，接入转动电源24V插孔上，使电机转动，逐渐加大转速源电压(diny)。使电机转速盘加快转动，固定某一转速，观察并记下数显表上的读数n1。4、固定转速电压不变，将选择开关拨到频率测量档，测量频率，记下频率读数(dsh)，根据转盘上的测速点数折算成转速值n2（转速和频率的折算关系为

19、：转速=频率*60/12）。5、将实验(shyn)步骤4与实验步骤3比较，以转速n1作为真值计算两种方法的测速误差（相对误差），相对误差r=(n1-n2)/n1)100%。五、思考题：测量转速时转盘上反射（或吸收点）的多少与测速精度有否影响，你可以用实验来验证比较转盘上是一个黑点的情况。5、 光电转速传感器的转速测量实验一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有

20、关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。三、需用器件与单元：光电转速传感器、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。四、实验步骤：光电转速传感器安装如图5-4所示，电机 电机转盘平台 图5-4 霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图 霍尔、光电 工作平台 支架 23mm 2、在传感器支架上装上光电转速传感器，调节高度，使传感器端面离平台表面2-3mm，将传感器引线分别插入相应的插孔，其中红色接入直流电源+5V，黑色为接地(jid)端，蓝色输入主控箱fi，转速/频率表置“转速(zhun s)”档。3、将转速调节(tioji)2-24V接到转动源24V插孔上。4、将光电传

21、感器的蓝色实验端子与数显电压表Vi端相接，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。 = 1 * GB3 用手转动圆盘，使探头避开反射面（磁钢处为反射面），合上主控箱电源开关，读出此时的电压值。 = 2 * GB3 再用手转动圆盘，使光电传感器对准磁钢反射面，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 步骤，直至两者的电压差值最大，再将Vo1与转速/频率数显表fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。合上主控箱电源开关，使电机转动并从转速/频率表上观察电机转速。如显示转速不稳定，可调节传感器的安装高度，或者观察一下光电传感器的发射反射面是否和光电传感器探

22、头平齐。五、思考题：已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。6* Cu50温度传感器的温度特性实验一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。二、基本原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50C+150C的温度。铜电阻有下列优点：在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系 Rt = R0(1+at)电阻温度系数高，a = 4.254.2810-3/ C容易提纯，价格便宜三、需用(x yn)器件与单元：K型热电偶、Cu50热电阻、YL系列(xli)温度测量控制仪、温度源、直流电源15V、温度传感器实验(shyn)模块、数

23、显单元（主控台电压表）、万用表。四、实验步骤：1、差动电路调零首先对温度传感器实验模块的运放测量电路和后续的反相放大电路调零。具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使Vo1的输出电压为零，再调节Rw3，使Vo2的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。2、温控仪表的使用将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。3、热电偶的安装选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入温度源上方两个传感器放置孔中的任意一个。将K型热电偶

24、自由端引线插入“YL系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。然后将温度源的电源插头插入温度测量控制仪面板上的加热输出插孔。4、热电阻的安装及室温调零将Cu50热电阻传感器探头插入温度源源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模块的a端，其它两端相连插入b端，见下图，a端接电源+2V，b端与差动运算放大器的一端相接，桥路的Rw1另一端和差动运算放大器的另一端相接（R2=50欧姆）。模块的输出Vo2与主控台数显表Vi相连，连接好电源及地线，合上主控台电源，调节Rw1，使数显表显示为零（此时温度测量控制仪电源关闭）5、测量(cling)记录合上内控选择开关（“加热(ji

25、r)方式”和“冷却(lngqu)方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40C，当温度控制在40C时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40C+nt，建议t=5C，n=17，到75C每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1C范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入表11-1。表11-1：T（C）V（mv）6、根据数据结果，计算t=5C时，Cu50热电阻传感器对应变换电路输出的V数值是否接近。7* Pt100热电阻测温特性实验一、实

26、验目的：了解热电阻的特性与应用。二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性。热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0-630.74C以内，电阻Rt与温度t的关系为：Rt = R0(1+At+Bt2)R0系温度(wnd)为0C时的铂热电阻的电阻值。本实验(shyn)R0=100C，A=3.9080210-3 C-1B=-5.08019510-7 C-2,铂电阻现是三线连接，其中一端接两根引线主要是为了(wi le)消除引线电阻对测量的影响。三、需用器件与单元： K型热电偶、Pt100热电阻、温度测量控制仪、温度源

27、、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表、直流稳压电源15V和2V。四、实验步骤：1、同“参照Cu50温度传感器实验”的 = 1 * GB3 、 = 2 * GB3 、 = 3 * GB3 、 = 4 * GB3 步操作。2、将Pt100铂电阻三根引线引入“Rt”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出Pt100三根引线中短接的两根线（蓝色和黑色）接b端，红色接a端。这样Rt（Pt100）与R3、R1、R11、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。Rw1中心活动点与R6相接，见图11-5。3、测量记录合上内控选择开关（“加热方式”和“冷却方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40

28、C，当温度控制在40C时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40C+nt，建议t=5C，n=17，到75C每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1C范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入下表T（C）V（mv）4、根据数据结果(ji gu)，计算t=5C时，Pt100热电阻传感器对应变换电路(dinl)输出的V数值是否(sh fu)接近。五、思考题：如何根据测温范围和精度要求选用何种热电阻？8* 热电偶测温性能实验一、实验目的：了

29、解热电偶测量温度的性能与应用范围。二、基本原理：当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的0C、25C。三、需用器件与单元：热电偶K型、E型、温度测量控制仪、温度源、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源15V。四、实验步骤：在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将K，E热电偶插到温度源的插孔中，K型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。然后将温度源的电源插头插入温度测量控制仪面板上的加热输出插孔。从主控箱上将

30、15V电压，地接到温度模块上，并将R5，R6两端短接同时接地，打开主控箱电源开关及温度测量控制仪的开关，将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显表显示为零。设定温度测量控制仪上的温度仪表控制温度T=40。去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电偶的蓝色接线端子接地。观察温控仪表的温度值，当温度控制在40时，调节Rw2，对照分度表将Vo2输出调至和分度表10倍数值相当（分度表见后）。调节(tioji)温度仪表的温度值T=50，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，若电压值超过分度表的10倍数值

31、时，调节(tioji)放大倍数Rw2，使Vo2输出与分度表10倍数值相当。重新(chngxn)将温度设定值设为T=40，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，此时Vo2输出值是否与10倍分度表值相当，再次调节放大倍数Rw2，使其与分度表10倍数值接近。重复步骤4，5以确定放大倍数为10倍关系。记录当T=50时数显表的电压值。重新设定温度值为40+nt,建议t=5,n=17，每隔1n读出数显表输出电压值与温度值，并记入表11-3中。表11-3 E型热电偶电势（经放大）与温度数据(考虑到热电偶的精度及处理电路的本身误差，分度表的对应值可能有一定的偏差)T+ntV（mv）五、思考题：1、同样实验

32、方法，完成K型热电偶电势（经放大）与温度数据1、通过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识？2、能否用Pt100设计一个直接显示摄氏温度-50C-50C的数字式温度计，并利用本实验台进行实验。E型热电偶分度表 参考端温度：0工作端温度C0123456789热 电 动 势 mv-10-0.64-0.70-0.77-0.83-0.89-0.96-1.02-1.08-1.14-1.21-0-0.00-0.06-0.13-0.19-0.26-0.32-0.38-0.45-0.51-0.5800.000.070.130.200.260.330.390.460.520.59100.650

33、.720.780.850.910.981.051.111.181.24201.311.381.441.511.5771.641.701.771.841.91301.982.052.122.182.252.322.382.452.522.59402.662.732.802.872.943.003.073.143.213.28503.353.423.493.563.623.703.773.843.913.98604.054.124.194.264.334.414.484.554.624.69704.764.834.904.985.055.125.205.275.345.41805.485.565.

34、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实验三、常用物理量（位移(wiy)）测量实验1、电涡流(wli)传感器位移特性实验一、实验(shyn)目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单

35、元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。四、实验步骤：1、根据图8-1安装电涡流传感器。2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。3、将电涡流传感器输出线接入模块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个原件。4、在测微头端部装上铁质金属(jnsh)圆片，作为电涡流传感器的被测体。5、将实验(shyn)模块输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。6、用连接(linji)导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中，同时主控台的“地”与实验模块的“地”相连。7、使测微头与传感器线圈端部有机玻璃平面接触，开启主控箱电源开关（数显表读数能调到零的使接触时数显表读数

36、为零且刚要开始变化），记下数显表读数，然后每隔0.2mm（或0.5mm）读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表8-1。 表8-1 电涡流传感器位移X与输出电压数据X（mm）V（v）8、根据表8-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm、5mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。五、思考题：1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量5mm的量程应如何设计传感器？2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程(lingchng)选用传感器？2、被测体材质(ci zh)对电涡流传感器的特性(txn

37、g)影响实验一、实验目的：了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。二、基本原理：涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。三、需用器件与单元：除与“电涡流位移特性实验”相同外，另加铜和铝的被测体小圆片。四、实验步骤：1、传感器安装同“电涡流位移特性实验”传感器的安装。2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。3、重复“电涡流位移特性实验”步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表8-2和表8-3。表8-2 被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据X（mm）V（v）表8-3 被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据X（mm）V（v）4、根据表8-2和表8-3

38、分别计算量程为1mm和3mm时的灵敏度和非线性误差（线性度）。5、比较实验二十三和本实验所得的结果，并进行小结。3、被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验一、实验目的：了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。二、基本原理：电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往(wngwng)必须针对具体的被测体进行静态特性标定。三、需用器件(qjin)与单元：直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模块、不同面积(min j)的铝被测体、数显单元。四、

39、实验步骤：1、传感器安装与前面静态特性实验相同。2、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。3、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆片、小圆柱体）进行电涡流位移特性测定，分别记入表8-5。表8-5 不同尺寸时的被测体特性数据X（mm）被测体1被测体24、根据表8-5数据计算目前范围内两种被测体：被测体1、2的灵敏度，并说明理由。4、光纤传感器的位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端，即探头

40、，它与被测体相距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、测微头、15V直流源、反射面。四、实验步骤：1、根据图9-1安装光纤位移传感器，光纤传感器有分叉的两束插入实验板上的光电变换座孔上。其内部已和发光管D及光电转换(zhunhun)管T相接。将光纤实验(shyn)模块输出端Vo1与数显单元(dnyun)（电压档位打在20V）相连，见下图。3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。4

41、、实验模块接入15V电源，合上主控箱电源开关，调节Rw1到中间位置，调Rw2使数显表显示为零。5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm（0.2mm）或读出数显表值，将其填入表9-1。表9-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据X（mm）V（v）6、根据表9-1的数据，分析(fnx)光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时的灵敏度和非线性误差。五、思考题：光纤位移(wiy)传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？*实验为选做实验，有余力(y l)的同学可在课余时间选做 实验* 温度仪表PID控制实验常规仪表控制在当前检测和控制领域的应用非常广泛，即使在一些复杂控制系统中，仪表控制仍起着非常重要的作用。需用器件与单元：K或E型热电偶、温度测量控制仪，温度源。一、主要功能：针对毕业设计、课程设计专门研制的温度控制系统。YL系列温度测量控制仪主要功能如下：1、传感器可以选择K或E型热电偶（已提供）。2、温度测量控制仪输出标准05V（对应0C到100C），作为外部控制系统中的传感器测量信号。3、提供标准外部输入信号05V，作为线性加热控制信号（1A，220V），同时为了平衡加温和降温效果，提供了继电器冷却信号，作为外部控制系统的输出控制信号。4、选择内控方式可以分析PID控制系统中P、I、D各参数的影响效果，为外控方式的开发提供了实验(shyn)基础。5、可以