《化工仪表及自动化》实验指导书

1、 PAGE PAGE 13化工仪表及自动化实验指导书唐雄民朱燕飞编广东工业大学自动化学院2012 年 2 月印刷目录实验一温度传感器热电偶测温实验及热电偶标定（综合）实验二选做）6实验三电容式传感器输出特性测量8实验四进程监控系统演示实验 9附录实验报告（范本）13实验一实验项目性质：综合实验所属课程名称：化工仪表及自动化实验计划学时：2 学时一、实验目的了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶校验的基本方法；二、实验内容和要求K何定期试验热电偶误差，判断是否合格。三、实验原理：由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处热电势。图 1-1 热电偶测温原理试验台图（1-1）T

2、，ToE(T)AB(T )ABoKE四、实验所需部件：K（也可选用其他分度号的热电偶、E感器实验模块、数字电压表。五、实验步骤：观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套理。温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温渡过冲。50（加热电炉电源插头插入主机加热电源出插座，热电偶插入电加热炉内，K 分度热电偶为标准热电偶，E和测试两（1-1（3）继续将炉温提高到 70、90、110、130和 150，反复上述实验，观察热电偶的测温性能，并且将关于应结果填入下表。0，E（T，T

3、o）=E(T,t1)+E(T1,T0)实际电动势测量所得电势 温度修正电查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果关于照。校热电偶热电势与标准热电偶温度的绝关于误差为 T校T，相关于误标差为TTT)T100%。标校标标六、注意事项：1、加热炉温度请勿超过200，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。2、因为温控仪表为EE分度热电偶必需接在面板的“温控”端。所以当钮子开关倒向“测试”方接入分度热电偶时，数字温度表显示的温度并且非为加热炉内的温度。七、思考题将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值是否正确？为什么？表 1-1 实验数据表

4、被测量温度被测量温度热电偶5070901101301501 次测量2 次测量标准热电3 次测量偶（K）平均电势修正电势1 2 次测量被校热电3 次测量偶（E）平均电势修正电势两偶温度绝关于误差误差相关于误差实验时环境温度：实验二实验项目名称：光纤传感器位移测量实验项目性质：普通实验所属课程名称：化工仪表及自动化实验计划学时：1 学时一、实验目的了解光纤位移传感器的结构和工作原理，二、实验内容和要求光纤传感技术是适随着光纤通信和集成光学技术而发展起来的新型传感技Y反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离成一定的比例关系， 经过关于光强的检测就可得知位置量的变化。三、实验原理：2-1Y2-1 反射式光

5、纤位移传感器原理图及输出特性曲线四、实验所需部件：光纤（光电转换器微仪、反射镜片五、实验步骤：观察光纤结构：本实验仪所配的光纤探头为半圆型结构，由数百根导光纤维组成，一半为光源光纤，一半为接受光纤。连接主机与实验模块电源线及光纤变幻器探头接口，光纤探头装上探头支架，探头垂直关于准反射片中央（镀铬圆铁片动反射镜片位移。V 端接电压表，首先旋动测微仪使探头紧0贴反射镜片（如两表面不平行可稍许扳动光纤探头角度使两平面契合V0输出0，0.2mm2-1。表 2-1 位移与输出电压表X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.822.22.42.62.83.03.23.43.63.84

6、.0V(V)位移距离如再加大，就可观察到光纤传感器输出特性曲线的前坡与后坡波形，作出 V-X 曲线，通常测量用的是线性较好的前坡范围。六、注意事项：（1）光纤请勿成锐角曲折，以免造成内部断裂，端面尤要注意保护，否则会使光通量衰耗加大造成灵敏度下降。每台仪器的光电转换器（囊括光纤）注意与仪器编号配关于使用。实验时注意增益调节，输出最大信号以3V光照射。七、思考题为什么要分析线性较好的范围？光纤通信与测量的原理一样吗？实验三实验项目名称：电容式传感器输出特性测量实验项目性质：普通实验所属课程名称：化工仪表及自动化实验计划学时：1 学时一、实验目的了解电容式传感器的结构和工作原理，二、实验原理：Cx

7、1Cx2T容量发生变化时，桥路输出电压发生变化。3-1 电容式传感器结构示意图三、实验所需部件：四、实验步骤：观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，连接主机与实验模块的电源线及传感器接口，按图（3-1）接好实验线路，增益适当。调零电位器，此时模块电路输出为零。前后位移动极，每次0.5mm，3-1，V-X表 3-1 位移与输出电压表（m）五、注意事项：电容动极须位于环型定极中间，安装时须仔细作调整，实验时电容不能发生擦片，否则电压信号会发生突变。六、思考题接合课本探讨电容式传感器可能应用的范围。实验四实验项目名称：进程监控系统演示实验实验项目性质：普通实验所属课程名称：化工仪表及自

8、动化实验计划学时：1 学时一、实验目的理解典范检测系统的工作原理，初步建立和完备控制系统的概念；了解进程检测的工艺流程及液位、流量等参量的检测方法；了解进程液位监控的实现步骤及实现方法；经过系统演示，学会监控系统设计的基本方法。二、系统组成：图4-1进程检测演示系统参考结构图（不锈钢框架及网孔板孔板流量计、差压变送器、浮球液位计、转子流量计及管道、阀门等组成，如4-1 所示。控制系统：囊括全开全闭式电磁阀、电磁阀驱动电路板(如图 4-2)、PCI-6221 卡、LabVIEW(4-3)。C24V 成。图4-2 全开全闭式电磁阀及驱动电路图4-3 LabVIEW控制仿真系统三、实验原理：位计实现

9、水位的测量；测系统和设备；现场信号采用标准信号输出，实现与各种控制系统的连接。NI 公司的PCI-6221 数据采集卡将液位数据传送到计算机，再经用LabVIEW 出控制信号，经放大驱动电路控制电磁阀的开关，达到控制液位的目的。四、设备参数：液位水箱50cm抽水泵AC220V 18L/min,采用强力的电机装置及合理的机体设计；电机结构采用防杂志卡死设计；水泵运转的全进程为横压运转；水利部件采用特殊镀层，耐侵蚀性好； 装有自动开关，使用方便。差压式流量计采用标准孔板环室取压方式，孔板两侧所产生的压力差由差压变送器进行测量，配套差压变送器完成流量的检测。差压变送器PT320 系列差压变送器，输入

10、C24V，输出4-20mA0.5%式流量计配套使用。转子流量计转子流量计，带透明锥管能测量管道中各种液体的瞬间流量，便于直接观察介质流动状态。浮球液位计采用 UMQ 4-20mA 24VC可靠，无须调整等特点。广泛适用于矿企业及各种排水工程的在线测量及控制。管道及阀门整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，一切的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。接线盒关于象信号经过电缆线引至接线盒内，方便与控制系统连接。电磁阀25mm。电磁阀放大驱动电路图 4-4 电磁阀放大驱动电路原理图在

11、三极管的发射极和集电极提供一个+6V 的直流信号 ，当控制板接受到端口控制+5V 当三极管导通时，继电器导通从而控制电磁阀开；当控制板接受到数据采集卡端口控制信号-5V 时，三极管处于关闭状态，继电器的输出端断开，电磁阀断开。当工作电压过高时，继电器自动断开，起到一定的保护作用。如图4-4 所示。五、实验步骤：接上设备电源，打开空气开关，电源指示灯亮，将威乐泵的本身的开关打”手动状态（向左拨动即可关，威乐泵电源指示灯亮，关于象管路系统往实验水箱打水；计观察流量数据；打开差压变送器旁的开关，可以检测孔板流量计两侧所产生的压力差由差 C20V 电压档测量控制箱端子排FT+与即为差压变送器检测信号，同时差压变送器数显表上有压力显示；用万用表 C20V 电压档测量控制箱端子排 与 端电压（在电流输出端并且接250 欧姆电阻后为电压信号，即为下水箱液位信号，随着水