《电气测试技术第5版》-李学聪(实验指导)

PAGEPAGE1《电气测试技术》实验指导书二０一七年二月

目录实验一热电偶测温及校验 2实验二交流信号激励的称重传感器实验 4实验三光纤位移传感器的测量 5实验四霍尔式传感器——直流/交流激励特性 7电气测试技术实验数据记录签名表 12

实验一热电偶测温及校验实验目的1.了解热电偶的结构及测温工作原理；2.掌握热电偶校验的基本方法；3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。实验内容和要求观察热电偶，了解温控电加热器工作原理;通过对K型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。实验主要仪器设备和材料1.CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机)1台2.温度传感器实验模块1块3.热电偶镍铬―镍硅热电偶(K，作被校热电偶)1支镍铬―锰白铜热电偶(E，作控温及标准热电偶)1支4.位数字万用表1只实验方法、步骤及结果测试1.观察热电偶，了解温控电加热器工作原理。 =1\*GB3①拿起热电偶并握紧黑柄，然后旋开热电偶的金属保护套，缓慢抽出，观察热电偶的外形。观察完后，将其旋紧并注意不可以让热电偶和金属保护套接触。 =2\*GB3②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。2.仪器连线（如图1所示）=1\*GB3①首先将综合实验台的电源开关置“关”，然后将电源插头（实验桌前面）和加热炉电源插座插入综合实验台面板上的“220V加热电源出”处；=2\*GB3②将热电偶工作端插进温度传感器实验模块上的加热炉炉膛内，E和K分度热电偶的冷端按极性（注意区分“+”和“—”）分别接在“温控”和“测试”端。3.开启电源将综合实验台和加热炉的电源开关打“开”。4.设定温度和测量数据将功能开关置“设定”，调节旋钮设定温度为50℃，然后将开关拨至“测量”位置；当炉温达到设定值时，等待3―5分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关保持在“温控”状态），交互测量四次，把输出的热电势记录于表2中。5.继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，将热电偶输出的热电势记录于表2。图1热电偶测温及校验连接图数据处理:1.热电偶冷端温度修正:由于热电偶冷端温度不为0℃，则需对所测的热电势按下式进行修正:E(T，T0)=E(T，t1)+E(T1，T0)(1)实际电动势=测量所得电势+温度修正电势温度修正电势即当天当时的环境室温，查热电偶分度表所得(不同的热电偶补偿不同)。2.测量误差计算:根据国家颁布的标准，根据表1判断热电偶是否合格.表1热电偶温度允许误差表热电偶名称分度号温度范围允许偏差镍铬—镍硅K0～400℃±3％镍铬－锰白铜E≤300℃±3％实验报告要求1.简要说明实验目的和原理；2.整理测试的校验数据表，计算分析被校热电偶是否合格？3.按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。表2热电偶热电势校验数据热电偶被测量温度50℃70℃90℃110℃130℃150℃标准热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度(℃)被校热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度(℃)两偶温度误差(℃)两偶误差(Δδ%)思考题1.分析产生校验误差的各种因素，思考如何处理可以减小误差？2.将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值真实与否？为什么？实验二交流信号激励的称重传感器实验实验目的通过本实验验证商用称重传感器使用交流激励电压，可提高传感器的抗干扰和稳定性的作用。实验内容和要求验证称重传感器，使用交流激励电压，可提高传感器的抗干扰和稳定性的作用。实验主要仪器设备和材料1．CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机)1台2．应变式传感器实验模块1块3．实验模块公共电路1块4．示波器1台5．音频信号源(在主机上)1台6．数字电压表(在主机上)1只7．砝码20克/个实验方法、步骤及结果测试1．按下图2连接好实验系统。图2交流信号激励的称重传感器实验线路2．开启主机电源，音频信号源幅值与频率置中心位置，调节电桥WD和WA使系统输出为零。3．用手压称重传感器的自由端至最低，调节移相旋钮，使相敏检波器=3\*GB3③端波形成为首尾相接的全波整流波形；然后松手，再细调电桥的WD和WA使系统输出为零，4．依次把砝码放在称重平台，记录实验数据于下表表3交流称重传感器荷重测量数据W(克)20406080100120140160180200加载V(mv)卸载V(mv)5．取走砝码，放上未知在物品，根据V-W曲线估计物品的重量。实验报告要求1．绘出实验简图；2．根据实验数据画出V-W曲线；3．按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。思考题1．与直流激励的称重传感器比较，说明交流激励称重传感器的优越性。实验三光纤位移传感器的测量实验目的1．了解光纤位移传感器的结构和工作原理，2．掌握光纤位移传感器的输入——输出特性。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术。通过光纤位移传感器来测量位移，掌握这种传感器的特性。本光纤传感器为反射式，光纤采用Y型结构，两束多模光纤合并于一端组成光纤探头，一束作为接收，另一端作为光源发射，近红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至被测物，由被测物反射的光信号经接收光纤传输至光电转换器转换为电信号，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，通过对光强的检测就可得知位置量的变化。实验主要仪器设备和材料1.CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机)1台2.光纤转换器1个3.光纤光电传感器实验模块1块4.示波器1台5.螺旋测微仪1把6.反射镜片1片实验方法、步骤及结果测试1.连接主机与实验模块电源线及光纤变换器探头接口，光纤探头装上探头支架，探头垂直对准反射片中央(镀铬圆铁片)，螺旋测微仪装上支架，以带动反射镜片位移。光电变换器V0UT端接入主机电压表的“数据采集入”。2.开启主机电源，调节“光纤变换增益”到中间位置，避免过强的背景光照射；旋动测微仪使探头紧贴反射镜片(切莫旋得过紧，损坏器件)，此时V0UT输出较小（一般小于0.2V即可），然后旋动测微仪，使反射镜片离开探头，每隔0.5mm记录一数值于下表；若下降趋势不明显，可以增加测量点。表4光纤传感器位移测量数据X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）实验报告要求1.绘出实验接线图，并简述光纤传感器测量位移的工作原理。2.根据实验数据作出V-X曲线，分析线性较好的范围。3.按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。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？图3反射式光纤位移传感器原理及接线实验四霍尔式传感器——直流/交流激励特性一．实验目的：１．了解霍尔式传感器的原理与特性。2．了解和掌握交流信号激励的霍尔传感器测试系统的一般形式。二．实验原理：霍尔传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中左、右移动时，输出的霍尔电势Ｖ取决于其在磁场中的位移量Ｘ，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三．实验所需部件：霍尔式传感器、直流稳压电源（2V）、音频信号源、霍尔式传感器实验模块、公共电路实验模块、数字万用表、螺旋测微仪、示波器四．实验步骤：图4直流激励特性接线图１．安装好实验模块上的梯度磁场及霍尔传感器和螺旋测微仪，连接主机与实验模块电源，确认霍尔元件直流激励电压为＋2V，实验接线按图4所示，差动放大器增益适中。２．用螺旋测微仪调节精密位移装置使霍尔元件置于梯度磁场中间，并调节电桥“WD”电位器，使系统输出为零。３．从中点开始，调节螺旋测微仪，前后移动霍尔元件各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值，并记入下表5。４．作出V-X曲线，求得灵敏度和线性工作范围。如出现非线性情况，请查找原因。位移(mm)电压(V)表5直流激励特性测量数据图5交流激励特性接线图5．连接主机与实验模块电源线，按图5接好实验电路，差动放大器增益适当，音频信号输出从180°端口（电压输出）引出，幅度Vp-p≤4V。6．开启主机电源，按实验七交流全桥的调节方式调节移相器及电桥，使霍尔元件位于磁场中间时系统输出电压为零。7．调节测微仪，带动霍尔元件在磁场中前后各位移3.5mm，记录电压读数并记入下表6。表6交流激励特性测量数据位移(mm)电压(V)8．作出V-X曲线，求出灵敏度，并与直流激励测试系统进行比较。注意事项：１．直流激励电压只能是2V，不能过高否则锑化铟霍尔元件会烧坏。２．霍尔传感器的两个红色插头一个接+2V和一个接地，两个黄色插头分别接Vo1和Vo2。3．交流激励信号不能从0°或LV端口输出。五、实验报告要求1.整理比较直流激励测试系统和交流激励测试系统测试的测量数据，计算出它们的灵敏度？2.按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。实验报告课程名称电气测试技术实验学生学院xxxx学院专业班级2015级电气（x）班学号xxx学生姓名xxx实验组别第（xx）组同组学生xxx、xxx课程教师xxx2017年5月xx日实验一热电偶测温及校验实验目的与要求实验结果和数据处理热电偶被测量温度50℃70℃90℃110℃130℃150℃标准热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度(℃)被校热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度(℃)两偶温度误差(℃)两偶误差(Δδ%)结论思考题1.分析产生校验误差的各种因素，思考如何处理可以减小误差？2.将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值真实与否？为什么？实验二交流信号激励的称重传感器实验实验目的与要求实验结果和数据处理W(克)20406080100120140160180200加载V(mv)卸载V(mv)结论思考题1．与直流激励的称重传感器比较，说明交流激励称重传感器的优越性。实验三光纤位移传感器的测量实验目的与要求实验结果和数据处理X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）结论思考题与为什么要分析线性较好的范围？答：光纤通信与测量的原理一样吗？答：实验四霍尔式传感器——直流/交流激励特性一．实验目的与要求:二．实验结果和数据处理位移(mm)电压(V)表5直流激励特性测量数据表6交流激励特性测量数据位移(mm)电压(V)电气测试技术实验数据记录签名表班级电气15（）班姓名完成时