自动检测技术试验指导书

1、红河学院工学院自动化系目 录实验一单臂电桥性能实验实验二半桥性能实验实验三全桥性能实验实验四电容式传感器的位移特性实验实验五直流鼓舞时霍尔式传感器的位移特性实验实验六电涡流传感器的位移特性实验实验七被测体材质对电涡流式传感器的特性阻碍实验实验八光纤传感器的位移特性实验实验九集成温度传感AD590温度特性实验实验十拄白电阻温度特性实验实验十一铜电阻温度特性实验实验十二K型热电偶测温实验实验十三E型热电偶测温实验实验一单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作状况。二、所需器件及模块1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差 动放大实验模块、20克祛

2、码10只、土 15V电源、土 2V电源、万用表（自 备）。实您自之;班曼表+却也U+L5V 地 TH三、实验步骤1、按照图（1-1）应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。 传感器中各应变片R1、R2、R3、R4已接入模块的下方，K1开关应置于O FF状态。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判不，R1=R2= R3=R4=1K,加热丝阻值为25Q。2、接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块土 15V电源（从 实验台可用快捷插座一次接入），检查无误后，合上实验台电源开关，实验 模块土 15V指示灯应亮，将14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块 增益电位器调剂大致在 W3

3、35左右、W4 100（这时tf益在100左右）位 置，再进行差动放大器调零，将仪器放大器的正（ Vin+）、负（Vin-）输入 端与地短接，可用屏蔽线直截了当把输入端和调“ O”端连接，V02输出端 与实验台面板上数显表外接输入端量程为 0-2V,调剂实验模板上调零电位 器W5和W6,使数显表显示为零，关闭实验台电源。3、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的其中一个应变片R1、R2、R3、R4 （即1号实验模块下方的R1）接入14号交直流、全桥、测量、差 动放大实验模块直流电桥作为一个桥臂与 R14、R15、R16接成直流电桥（R 14、R15、R16、在14号交直流、全桥、测量、差动放大实

4、验模块内已连接 好），接上桥路A、B两端电源电压土 2V （从实验台土 2V引入或14号模块 板上引入）。检查接线无误后，合上实验台电源开关。重新微量调剂14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块 W5、W6,使数显表显示为零，（注 意：当W3、W4、W5、W6的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实 验为止）具体见图1-1。4、在秤盘上放一只20g祛码，读取数显表数值，依次增加祛码和读取 相应的数显表值，直到200g祛码加完。记下实验结果填入表 1-1,关闭电 源。表1-1重量（g）20406080100120140160180200电压（mv）5、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2

5、V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。6、按照表1-1运算系统灵敏度S= A U/AW（AU输出电压变化量， W重量变化量）和非线性误差：S = m/yFsx 100%式中 m为输出值（多 次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF S满量程输出平均值，此 处为 200g （或 500g）。四、摸索题单臂电桥时，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、负应变片均能够。实验二半桥性能实验一、实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、实验原理不同受力方向的两只

6、应变片如图1 -1中R1和R2或老R3和R4接入 电桥作为邻边。电桥输出灵敏度提升，非线性得到改善。当应变片阻值和 应变量相同时，具桥路输出电压 U02=EK & /2。三、所需器件及模块1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差 动放大实验模块、20g祛码10只、15V电源、2V电源、万用表（自备）。四、实验步骤1、传感器安装、调试同实验1.3.1.3, 14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块差动放大器调零。具体线路见图1-22、R1、R2为1号金属箔式应变片传感器实验模块上方的应变片为半+济涔+1W 地一 15K0-2V钿燔图C1-2)笑黯自强显表桥，注意R2应和R

7、1受力状态相反。R3和R4为另一组组成的另外半桥。 立即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。1号金属箔式应变片传感器实验模块 R1、R2作电桥的一半与 14号实验模块R14、R15组成完整的直流电桥，然后在直流电桥 A、B端接2V直流电源 C、D端，接入1号仪器放大器Vin+、Vin-输入端再重新调为“ 0”，调W5、 W6使数显表为“ 0”。将实验数据记入表1-2,运算灵敏度S2= A U/AW, 非线性误差Sf2o3、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参

8、照本讲明书 软件讲明部分操作。表1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mV五、摸索题1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。2、 桥路（差动电桥）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）应变片应变效应是非线性的 （3）调零值不 是真正为零。实验三全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点。二、实验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，不同的接入邻边当应变片初始阻值： R1 = R2=R3= R4,其变化值 AR1 = AR2

9、= R3= R4时，其桥路输出电压U03= KE 。其输出灵敏度比半桥又提升 了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。三、所需器件及模块靛宴骚台-2V-2V+15V 地-15V0-2V金饰魅图（1-3）笑/台3十君;五表1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差 动放大实验模块、20g祛码20只、15V电源、4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤1、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的 K1置于ON开的位置，R 1、R2、R3、R4各作电桥的邻边，组成一个完整直流电桥。R1头和R3头连接并接电源+2V, R2尾与R4尾已相连接电源-2V。JK1用0 3.5插头屏 蔽线与14

10、号模块输入端连接。（见图1-3）2、将14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块接上电源士15V,其差动放大输出端V02接数显表0-2V输入端，调剂 W5、W6使数显表为 0.000V, W3、W4为增益调剂电位器，保持和实验一、二相同增益，故不 能调剂。3、放一个20g祛码记录实验结果填入表1-3中，直至10枚祛码放完。 然后进行灵敏度和非线性误差运算。4、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。表1-3五、p4 电1、全桥测睢中，当两篁对边（R1=R3, R2=R4,

11、而咨？ R2 时,不能够。口田ri、R3为对边川阻是否育脆1成全僻：I IR相同时，即能够 2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片, 如何利用这四片电阻直变片组成电桥，是否需要夕t加电阻。应变片传感器受接时传感器圆周面展开图实验四电容式传感器的位移特性实验一、实验目的了解电容式传感器结构及其特点。二、所需器件及模块4号电容式传感器实验模块、测微头、 三、实验步骤0-20V数显表、直流稳压源4、旋动测微头推进向上或向下电容传感器动极板位置，每间需 - It-i j -j j n, j 1 /.一 . .| 一 T 记下位移X3输出电压值，填入表4-1 o _表4-1电容传感

12、器位称由汕电压7惘.二0.2mm、.，、士X (mm)0.60.8V (mv)1II5U U3 tOK1.21.6 1.81、接入+15V、-15V电源或用快捷插座一次接入。2、按图4-1安装接好线，把测微头安装在测微头支架上旋钮测微头 使电容动昙差前多居中。电容式传感添实验模块.测微亨-支架3、将电容传感器实验模板的输出端0萨写数显表单元V+相接，W1s IIrI i、c c -)5u调剂数显表为零|1(1 17?._. I rnPi0-2V壬中的变g型谷物湿度息0素、;叭与应-用所需器件及模次尔式传感器的位移原理及结构？能否2ir%, laon?tJ验台5号霍尔式传感器实验模块、直流源土

13、2V或%V、T|微七0-2V数显单元。直流激励时霍尔式传感券的位移特性实验51C1-275、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板般S2河|出曲参照本讲明书 软件讲明部分操作。电容式传感器的位移特性实验图4-1三、实验步骤1、将5号霍尔式传感器实验模块接上土 15V电源或快捷插座与实验台 连接。霍尔元件1、3为电源4V, 2、4为输出。（见图5-1） K1、K2选择 在直流位置。2、开启电源，调剂测微头使霍尔片在离霍尔元件 10mm处，再调剂W 3、W4使数显表指示为零。3、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一

14、个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1表5-1X (mm)V01 (mv)作出V-X曲线，运算不同线性范畴时的灵敏度和非线性误差。4、如果采纳运算机采集数据，需把数显表0-2V换成0-20000mV数据采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书软件讲明部分操作。电演藏式传感就实尝横快 7）四、L摸索题15UUKt 飞 _ *J I p_J_prq本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是件么量的变化？ Lr-1uoi oyr91*-rzj- a 、MS. 5k 丹/Vin密器削位移特性实打1 % i 1TP2 ；,J lot /了前电涡流传感器测量位移的工

15、作原疝健性1a_r Z5C*1二、所需器件及模块I5UgTuFlDK Qi 4 *E5U*咤笈帚重验台17号电涡流传感器实验模板、直流电源号30-2V数显单元、测微头、铁圆片。电涡流传感器的位移特性实验 图1三、实验步骤1、按照图7-1安装电涡流传感器。2、观看传感器结构，这是一个平绕的线圈3、将电涡流传感器输出线已接入实验模板上标有 TP1字的一端，另一 端接地，作为振荡器的一个元件。4、在测微头端部装上铁眄金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。5、将实验模板输出端万V02与3数显表输入红端V+相接，V-端接地，数显表量程切换开关选择电压 20V档。6、7号模块的土 15V接入实验台土 15V

16、。测微头与传感器线圈端接触，开启实验台电源开关，记下数显表 读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表 7-1。表7-1电涡流传感器位移X与输出电压数据X (mm)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V02 (mV)8、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。9、按照表7-1数据，画出V-X曲线，按照曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试运算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度（能够用端基法或其

17、它拟合直线）。四、摸索题1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关， 如果需要测量土 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，如何按照量程使用选用传 感器。实验七被测体材质对电涡流式传感器的特性阻碍实验一、实验目的了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的阻碍。二、实验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、所需器件及模块7号电涡流传感器实验模块、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片、 铜和铝的被测体圆盘。四、实验步骤1、安装与实验7.3.1.3相同。2、将原铁圆片换成铝或铜圆片。3、重复实验7.3.1.3步骤，进行被测体为铝

18、圆片和铜圆片时的位移特性测试，分不记入表7-2和表7-3。表7-2被测体为铝圆片时的位移为输出电压数据X (mm)0.20.40.60.811.21.41.61.82V (mV)表7-3被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据X (mm)0.20.40.60.811.21.41.61.82V02 (mV)4、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。5、按照表7-2和表7-3分不运算量程为1mm和3mm时灵敏度和非线 性误差（线性度）。6、分不比较实验7.3.1.3和本实验所

19、得结果进行小结。五、摸索题当被测体为非金属材料时，如何利用电涡流传感器进行测试？实验八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、实验原理，51id.本实验采纳的是传光型光纤tr*或*碗Y塌光纤,半园分布即双D一束光累瑞部与光源相是发射光束8另一市端部4光电时被测体相距为32由另一束光纤接收工信、转换器相连接口口于测量位移。先束混合后的端洲是工作端婀棒爵M它与逆同光电转换器存褊巡出南声再经被测体温射向来, &量：前权电转换器转裂的 .= 1 ： V ：L.L0 一电压大小与间距X有关，三、所需器件及碎传感器0-2V8号转速实验模块、数显单元、测微头、直流源、I反

20、射面。光纤传感器的松移特性实验图2-6四、实验步骤1、按照图8-6安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上， 其内部已和发光管D及光电转换管T相接。2、将光纤传感器输出端 TP5与数显0-20V单元相连，见图8-6。3、调剂测微头，使探头与反射面圆平板接触，在光纤位移实验部分。4、实验模板接入士 15V电源，合上实验台电源开关。5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表8-6。表8-6光纤位移传感器输出电压与位移数据X (mm)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91V (mV)6、按照表8-6数据，作光纤位移传感器的位移特性，运算在量程 1

21、mm时灵敏度和非线性误差。五、摸索题光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求?实验九集成温度传感AD590温度特性实验一、实验目的了解常用的集成温度传感器差不多原理、性能与应用。、实验原理集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直截了当接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一样用于一50C 士 15c之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的 基极发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离 散性、均采纳了专门的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一霸 它&有不易受接触电阻、引线电阻、E,

22、竟慢当出用个恒流源。因此 月有专门好的线性特性。本实验采纳的是国产的 AD590O它只需接T种电源（+4V-30V）即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使即可实现中为R2,见图/9-电压型的测量干度更甯 三、所需看件月T19号温度量差动放大实验悭块。四实苑步骤1、2、3、讲明）。4、T (C)一快取样说阻陲实验七使用方便且电流型比0-2V数显单元、_ o14号交直流、全桥测接9号郊佥模块上的温度操纵仪，与14号模块连接具据见图9-4。将9号温度传感器实睑模板2-10V端接上+ 事，50V (mV)， 摸索题L明白一定的电流模 IKI0I f U17五、大伙FJ 40 ui每隔5c设定一个大

23、 星 L 4K 456065M- 禺T事 4i * rt.温度从40，开始帮 记不教显表相应的if温控仪J 、V85,上限不超过125个记为表J LV -皿 IU厂一面表9-1-数艮算在面般内集成温度气吸的非线性误差。忑卜N结的正向电 .Hi的线性关系，因此就有温敏二极管、你若有爱 70中 758033911，玉与温度之间具有较也够利用开关二极管或其I它温敏二极管在50C 100c之间，作温度特性，然后与集戊温度传感器相 同K间的温度特性进行比较，从线性看温度传感瑞线印于温小忘极管,请阐明理由。0-2V实验十钳电阻温度特性实验一、实验目的了解钳电阻的特性与应用。二、实验原理利用导体电阻随随温度

24、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，稳固性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。 常用钳电阻和铜电阻、钳电阻在0 630.74C以内，电阻Rt与温度t的关系 为：Rt=R0 (1+At+Bt2)R0系温度为0c时的电阻。要实验 R0=100C , At = 3.9684X 10-2/C, Bt = -5.847X 10-7/C,钳电阻现是三线连接，其中一端接二根引线要紧为 排除引线电阻对测量的阻碍。三、所需器件及模块9号温度传感器特性实验模块、K型热电偶、Pt100热电阻、温度操纵 单元、0-2V数显单元、万用表。四、实验步骤K型热电偶作为标准源接法不变。1、温度实

25、验模块的Pt100钳电阻，已组成直流电桥，开关拨向钳电阻 见图9-514号交直流、全桥测量差动放大实验模块接土15V电源。在端点2V-10V与地之间加直流源2V,合上实验台电源开关，调 Rp1使电桥平稳，桥 路输出端JK和中心活动点之间在室温下输出为零，将 CK端插入14号交 直流、全桥测量差动放大实验模块输入端。2、调14号模块W5、W6使V02输出为零。3、在常温基础上，将设定温度值可按 AttSC读取数显表值。将结果填入下表9-2。关闭实验台电源开关表9-2钳电阻热电势与温度值t (C)40455055606570758085V02 (mv)4、按照表9-2值运算其非线性误差。5、如果采

26、纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。1 V-一地 0-2V铝电阻温度特性实验图9-5实验十一铜电阻温度特性实验一、实验目的了解铜电阻测温原理及应用。二、实验原理铜电阻的电阻值与温度的关系一样为：R=R01+a(t-t0)式中R为温度是tC时的电阻值。R0为温度是t0C时的电阻值，a是电 阻温度系数。铜电阻是用直径为 0.1mm的绝缘铜丝绕在绝缘骨架上，线外 加爱护树脂。铜电阻的优点是线性好、价格低、a值大，但易氧化，氧化后线性度会变差。因此一样用检测较低的温度。铜电阻值在

27、0c时为50Q。三、所需器件及模块9号温度传感器特性实验模块、14号交直流、全桥测量差动放大实验 模块、K型热电偶、温度操纵单元、0-2V数显单元、万用表。四、实验步骤K型热电偶作标准源接法不变。1、9号温度传感器特性实验模块已接 CU50接单臂电桥K拨向铜电阻 见图9-62、2V10V端与地之间加直流源2V,合上实验台电源开关，调 RP1 使电桥平稳，桥路输出端CK和中心活动点之间在室温下输出为零， 并插入 14号交直流、全桥测量差动放大实验模块输入端。3、14号交直流、全桥测量差动放大实验模块加土 15V运放电源，调W 5使V02=0,接上数显单元，拨2V电压显示档，使数显为零。4、在常温

28、基础上，将设定温度值可按AttSC读取数显表值。将结果填入下表9-3。关闭电源实验台电源开关。表9-3铜电阻热电势与温度值、t (C)40455055606570758085V02 (mv)5、按照表9-3值运算其非线性误差。6、如果采纳运算机采集数据，需把数显表 0-2V换成0-20000mV数据 采集输入。运算机RS232 口接实验台面板RS232输出口，再参照本讲明书 软件讲明部分操作。J. V-r地 03铜电阻温度特性实验图9-6实验十二K型热电偶测温实验一、实验目的了解K型热电偶测量温度的性能与应用范畴。二、实验原理当银铭一银硅（银铝）两种不同的金属组成回路，产生的二个接点有 温度差

29、、会产生热电势，这确实是热电效应。温度高的接点确实是工作端， 将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。三、所需器件及模块9号温度传感器特性实验模块、14号交直流、全桥测量差动放大实验 模块、实验台、0-2V数显单元、土 15V、+2V+ 10V。四、实验步骤作为温度标定的K型热电偶接法不变。1、9号温度传感器特性实验模块接上 20V 5A连线插入K型热电偶见 图 9-7。2、将被测K型热电偶CK端插入14号交直流、全桥测量差动放大实 验模块。3、将JK1和JK2用0 3.5屏蔽线短路接地，接入土 15V电源，打开实 验台电源开关、正负已接准（见图 9-7 ）,将V02与数显表单元上的V+相 接。调W5、W6使数显表显示零们位。4、去掉0 3.5屏蔽线短路接地，将K型热电偶插口直截了当与仪器放 大器JK1相接，调W3、W4。将信号放大到比分度值大10倍的毫伏值。5、在40c至U 100c之间设定t=5C。读出数显表头输出电势与温度值