自动检测技术与仪表控制系统实验指导书.doc
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1、自动检测技术与仪表控制系统实验指导书自动化学院测控技术与仪器教研室2009-9-1自动检测技术及仪表控制系统实验指导书实验指导书使用说明 本实验指导书适用于测控技术与仪器专业的自动检测技术与仪表控制系统实验单元。本实验单元共8学时,预计开设实验3个,其中有两个验证型实验,一个设计型实验。实验一中3个实验任选做其一,实验二、三为必做实验。该指导书是基于CSY2000系列传感器与检测技术实验台,并参照CSY2000传感器与检测技术实验台实验指南编写的。CSY2000系列传感器与检测技术实验台简介 一、实验台组成CSY2000系列传感器与检测技术实验台由主控台、三源板(温度板、转动源、振动源)、15
2、个(基本型)或22个(增强型)传感器和相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌六部分组成。1、主控台部分,提供高稳定的15V、5V、2V10V可调、2V24V可调四种直流稳压电源;主控台面板上还装有电压、频率、转速的3位半数显表。音频信号源(音频振荡器)0.4KHz10KHz(可调);低频信号源(低频振荡器)1Hz30Hz(可调);气压源015kpa可调;高精度温度控制仪表(控制精度0.5);RS232计算机串行接口;流量计。2、三源板:装有振动台1Hz30Hz(可调);旋转源02400转/分(可调);加热源200(可调)。3、传感器:基本型传感器包括:电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器
3、、差动变压器、电容式传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流位移传感器、光线位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt100铂电阻,共十五个。增强型部分:可增加湿敏传感器、气敏传感器、PSD位置传感器、扭矩传感器、超生位移传感器、CCD电荷耦合器件、光栅位移传感器等七种传感器和冲击实验台。4、实验模块部分:普通型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光线位移、温度、移相/相敏检波/滤波十个模块。增强型还增加PSD、扭矩、超声波、CCD、光栅、冲击实验六个模块。5、数据采集卡及处理软件:数据采集卡采用12
4、位A/D转换、采样速度1500点/秒,采样速度可以选择,既可单采样亦能连续采样。标准RS232接口,与计算机串行工作。提供的吹了软件有良好的计算机显示界面,可以进行实验项目选择与编辑,数据采集,特性曲线的分析、比较、文件存取、打印等。6、实验台桌尺寸位1600800280(mm),实验台桌上预留计算机及示波器安放位置。二、传感器的简要特性(参考值)目 录实验一 传感器测量特性实验1实验1 霍尔测速实验1实验2 被测体材质对电涡流传感器特性影响3实验3 热电阻测温特性实验6实验二 电子秤实验8实验三 温度控制系统设计实验9附件1 直流全桥的应用10附件2 霍尔传感器应用12附件3 电涡流传感器的
5、应用13附件4 集成温度传感器的特性实验1415实验一 传感器测量特性实验实验1 霍尔测速实验一实验属性霍尔测速实验是一个验证性实验。二 实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。三基本原理利用霍尔效应表达式:UH=KHIB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,圆盘每转一周,磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路后就可以测量被测旋转物的转速。四需用器件与单元霍尔转速传感器、直流源+5V、转速调节224V、转动源单元、数显单元的转速显示部分。五实验步骤1根据图1-1,将霍尔转速传感器装于传感器支架上,探头对准反射面上的磁钢。图1-1 霍尔转速传感器安装示意图2将5
6、V直流电源加于霍尔元件电源输入端(红色)。3. 将霍尔转速传感器输出端插入数显单元Fin端(黄色)。4. 将转速调节中的2V24V转速电源引入到台面上转动单元中转动电源2V24V插孔。5. 将数显单元上的波段开关拨到转速档,此时数显表旁转速指示灯亮。6. 调节转速调节电压使转动速度变化。观察并记录数显表转速显示的变化,将实验数据填入表1-1。表1-1 驱动电压与转速记录数据电压转速六测速比较实验 应用磁电式转速传感器进行测速实验,与霍尔测速实验结果进行比较,比较二者的测量精度,分析误差产生的原因。七作业与思考题1 利用霍尔元件测转速,在测量上有否限制?2 本实验装置上用了十二只磁钢,能否用一只
7、磁钢?3为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动?实验2 被测体材质对电涡流传感器特性影响一、实验属性该实验是一个验证性实验。二、 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。三、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。四、需用器件与单元电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片、铜圆片和铝圆片。五、实验步骤1. 根据图1-2、图1-3安装电涡流传感器;2. 观察传感器结构;3. 将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中,作为振荡器的一个元件(传感器屏蔽层接地);4. 在测微头端部装上铁质金属圆片,
8、作为电涡流传感器的被测体;5. 将实验模板输出端V0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. 用连接导线从主控台接入15V直流电源导模板上,标有15V的插孔中;7. 使测微头与传感器线圈端部接触,开启主控箱电源开关,记下数显表读数,然后每隔0.2mm读一个数,知道输出几乎不变为止。将结果填入表1-2;8. 将原铁圆片换成铝圆片和铜圆片,重复上述实验步骤,并把结果填入表1-3、1-4中。9. 根据数据画出V-X曲线,并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。图1-2 电涡流传感器安装示意图图1-3 电涡流传感器位移实验接线图表1-2 被测体为铁圆片时的位移
9、与输出电压数据X(mm)V(v)表1-3 被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据X(mm)V(v)表1-4 被测体为铜圆片时的位移与输出电压数据X(mm)V(v)六、思考题1. 电涡流传感器的量程与哪些因素有关?2. 用电涡流传感器进行非接触位移测量时,如何根据量程使用所选传感器?实验3 热电阻测温特性实验一、实验属性该实验是一个验证性实验。二、 实验目的了解热电阻的特性与应用。三、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0630.74以内,电阻Rt与温度t的关系为:R0系温度
10、为0时的电阻。本实验R0100,At3.9684102/,Bt5.847107/2,铂电阻现是三线连接,其中一端接二根引线,主要为消除引线电阻对测量的影响。四、需用器件与单元加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。五、实验步骤1. 将Pt100热电阻三根线引入Rt的a、b上,用万用表欧姆档测出三根线中其中短接的二根线接b端和R5端。这样Rt与R3、R1、RW1、R4组成直流电桥,是单臂电桥工作形式。、RW1中心活动点与R6相接,见图1-4。图1-4 热电阻测温特性实验2. 在端点a与地之间加直流源4V,合上主控箱电源开关,调RW1使电桥平衡,桥
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