《傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》(1新設(shè)備)

1、傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書紅河學(xué)院工學(xué)院自動(dòng)化系目 錄實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 霍爾式傳感器的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 Cu50溫度傳感器的溫度特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一 熱電阻Pt100測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十二 熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)附錄一 溫控儀表操作說明附錄二 微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件使用說明附錄三 附部分實(shí)

2、驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：式中為電阻絲電阻的相對(duì)變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位的受力狀態(tài)變化，電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓O1。三、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、應(yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬

3、用表（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：應(yīng)變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應(yīng)變片 圖1-1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 1、根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上，可用萬用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1= R2= R3= R4=350，加熱絲阻值為50左右。2、接入模塊電源±15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端Vo2與主控箱面板上的數(shù)顯表電壓輸入

4、端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K上調(diào)零電位器Rw4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V檔）。關(guān)閉主控箱電源。+4V -4V 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 圖1-2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 接數(shù)顯表 Vi 地 加熱 3、將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1（即模塊左上方的R1）接入電橋作為一個(gè)橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7模塊內(nèi)已連接好），接好電橋調(diào)零電位器Rw1，接上橋路電源±4V（從主控箱引入）如圖1-2所示。在電子秤上放上托盤，檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。4、在電子秤上放置一只砝碼，讀

5、取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表一，關(guān)閉電源。表一 單臂電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv） 5、根據(jù)表一計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）計(jì)算線性誤差：f1=F S×100%，式中為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：F S滿量程輸出平均值，此處為200g。五、思考題：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可。實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點(diǎn)。二、基本原理：不同受力

6、方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：接主控箱電源輸出 接主控箱電源輸出 接數(shù)顯表Vi 地 圖2-1 應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖 1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。做實(shí)驗(yàn)（一）2的步驟，實(shí)驗(yàn)?zāi)K差動(dòng)放大器調(diào)零。2、根據(jù)圖2-1接線。R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)K左上方的應(yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接入橋路電源±4V，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1進(jìn)行橋路調(diào)零，實(shí)驗(yàn)步驟3、4同實(shí)驗(yàn)一中4、5的步

7、驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表二，計(jì)算靈敏度S=，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無數(shù)值顯示說明R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。表二 半橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）五、思考題：1、半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)量原理上存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、基本原理：全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：R

8、1= R2= R3= R4，其變化值R1=R2=R3=R4時(shí)，其橋路輸出電壓Uo3=。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三、需用器件和單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。2、根據(jù)圖3-1實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)二相同。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表三；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。表三全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）圖3-1五、思考題：1、全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1= R3， R2= R4，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以 （2）不可以。R1 R2 R3 R4 F F R1 R2 R3 R4 F F 圖3-2

9、 應(yīng)變式傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖 2、某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻?實(shí)驗(yàn)四 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。二、基本原理：利用平板電容和其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路可以選擇、A、d三個(gè)參數(shù)中，保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測(cè)谷物干燥度（變）、測(cè)微小位移（d變）和測(cè)量也為（A變）等多種電容傳感器。三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測(cè)微頭、相敏檢波、濾波模塊、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖3-1安裝示意圖將電容傳感

10、器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上。2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)驗(yàn)線路見圖4-1。3、將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出端Vo1與數(shù)顯表單元Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw調(diào)節(jié)到中間位置。接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 圖4-1 電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 4、接入±15V電源，旋動(dòng)測(cè)微頭推進(jìn)電容傳感器動(dòng)極板位置，每隔0.2mm（參考測(cè)量間隔）記下位移X與輸出電壓值，填入表4-1。表4-1 電容傳感器位移與輸出電壓值X（mm）V（mv）5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差f。五、思考題：試設(shè)計(jì)利用的變化測(cè)谷物濕度的傳感器原理及結(jié)構(gòu)。能否敘述一下在

11、設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？實(shí)驗(yàn)五 直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)、霍爾電勢(shì)UH = KHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、霍爾傳感器、直流源±4V、±15V、測(cè)微頭、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將霍爾傳感器按圖5-1安裝?；魻杺鞲衅髋c實(shí)驗(yàn)?zāi)K的連接按圖5-2進(jìn)行。1、3為電源±4V，2、4為輸出。 主控箱 數(shù)顯表 3 1 2 4 圖5-2 霍爾傳感器位移直流激勵(lì)接線圖 1 2 3 4 連線插座編號(hào) 1、3為電源線 2、4為信號(hào)輸出

12、Vi 圖5-1 霍爾傳感器安裝示意圖 霍爾元件 模塊 測(cè)量架 測(cè)微頭 磁鋼 2、開啟電源，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使霍爾片在磁鋼中間位置，Rw3旋到滿度的中間位置,再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表指示為零。3、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭向軸向方向推進(jìn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm（參考測(cè)量間隔）記下一個(gè)讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表5-1。表5-1X（mm）V（mv）作出V-X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。五、思考題：本實(shí)驗(yàn)中霍爾元件位移的線性度實(shí)際上反映的是什么量的變化？實(shí)驗(yàn)六 霍爾傳感器應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻杺鞲衅饔糜诜Q重實(shí)驗(yàn)的方法。二、基本原理：利用霍爾式位移傳感器和振動(dòng)臺(tái)加載時(shí)懸臂梁產(chǎn)生位移，通過測(cè)位移

13、來稱重。三、需用器件與單元：霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、振動(dòng)臺(tái)、直流電源、砝碼、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、傳感器安裝、線路接法與實(shí)驗(yàn)五相同。2、在霍爾元件上加直流電壓±4V，數(shù)顯表為2V檔。3、調(diào)節(jié)傳感器連接支架高度，使傳感器在磁鋼中點(diǎn)位置（要求當(dāng)振動(dòng)臺(tái)無重物時(shí)，調(diào)節(jié)傳感器高度使它在線性段起點(diǎn)），調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)顯表輸出為零。4、在振動(dòng)臺(tái)面上中間部分分別加砝碼：20g、40g、60g、80g、100g，讀出數(shù)顯表上的相應(yīng)值，依次填入表5-2。表5-2W（g）V（mv）5、根據(jù)表5-2計(jì)算該稱重系統(tǒng)的靈敏度。6、放上未知重物，讀出數(shù)顯表電壓值。7、計(jì)算出未知重物為 g。五、思考題：1、該電子秤

14、系統(tǒng)所加重量受到什么限制？2、試分析本稱重系統(tǒng)的誤差。實(shí)驗(yàn)七 電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、基本原理：通以高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測(cè)量。三、需用器件與單元：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、電渦流傳感器、直流電源、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、鐵圓片。四、實(shí)驗(yàn)步驟：接主控箱數(shù)顯表 地 Vi 接主控箱電源輸出 圖8-2 電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖 +15V 1、根據(jù)圖8-1安裝電渦流傳感器。圖8-1 電渦流傳感器安裝示意圖 電渦流傳感器 模塊 測(cè)量架 測(cè)微頭 被測(cè)體

15、2、觀察傳感器結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)扁平繞線圈。3、將電渦流傳感器輸出線接入實(shí)驗(yàn)?zāi)K上標(biāo)有Ti的插孔中，作為振蕩器的一個(gè)元件（傳感器屏蔽層接地）。4、在測(cè)微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓片，作為電渦流傳感器的被測(cè)體。5、將實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出端Vo與數(shù)顯單元輸入端Vi相接。數(shù)顯表量程切換開關(guān)選擇電壓20V檔。6、用連接導(dǎo)線從主控臺(tái)接入+15V直流電源到模塊上標(biāo)有+15V的插孔中。7、使測(cè)微頭與傳感器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關(guān)，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔0.2mm（參考測(cè)量間隔）讀一個(gè)數(shù)，直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入表8-1。 表8-1 電渦流傳感器位移X與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）8、根據(jù)表8-1數(shù)據(jù)，畫出

16、V-X曲線，根據(jù)曲線找出線性區(qū)域及進(jìn)行正、負(fù)位移測(cè)量時(shí)的最佳工作點(diǎn)，試計(jì)算量程為1mm、3mm、5mm時(shí)的靈敏度和線性度（可以用端基法或其它擬合直線）。五、思考題：1、電渦流傳感器的量程與哪些因素有關(guān)，如果需要測(cè)量±5mm的量程應(yīng)如何設(shè)計(jì)傳感器？2、用電渦流傳感器進(jìn)行非接觸位移測(cè)量時(shí)，如何根據(jù)使用量程選用傳感器？實(shí)驗(yàn)八 被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠煌谋粶y(cè)體材料對(duì)電渦流傳感器性能的影響。二、基本原理：渦流效應(yīng)與金屬導(dǎo)體本身的電阻率和磁導(dǎo)率有關(guān)，因此不同的材料就會(huì)有不同的性能。三、需用器件與單元：除與實(shí)驗(yàn)七相同外，另加銅和鋁的被測(cè)體小圓片。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1

17、、傳感器安裝與實(shí)驗(yàn)七相同。2、將原鐵圓片換成鋁和銅圓片。3、重復(fù)實(shí)驗(yàn)七步驟，進(jìn)行被測(cè)體為鋁圓片和銅圓片時(shí)的位移特性測(cè)試，分別記入表8-2和表8-3。表8-2 被測(cè)體為鋁圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）表8-3 被測(cè)體為銅圓片時(shí)的位移與輸出電壓數(shù)據(jù)X（mm）V（v）4、根據(jù)表8-2和表8-3分別計(jì)算量程為1mm和3mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差（線性度）。5、比較實(shí)驗(yàn)七和本實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果，并進(jìn)行小結(jié)。五、思考題：當(dāng)被測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如何利用電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)試？實(shí)驗(yàn)九 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實(shí)驗(yàn)采用的是導(dǎo)光型多模光纖

18、，它由兩束光纖混合組成Y型光纖，探頭為半圓分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端，即探頭，它與被測(cè)體相距X，由光源發(fā)出的光通過光纖傳到端部射出后再經(jīng)被測(cè)體反射回來，由另一束光纖接收反射光信號(hào)再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓量，而光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電壓量大小與間距X有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)顯單元、測(cè)微頭、±15V直流源、反射面。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、根據(jù)圖9-1安裝光纖位移傳感器，兩束光纖插入實(shí)驗(yàn)板上的光電變換座孔上。其內(nèi)部已和發(fā)光管D及光電轉(zhuǎn)換管T相接。圖9-1 光纖傳感器安裝示意

19、圖 模塊 測(cè)量架 測(cè)微頭 光電變換座 光纖位移傳感器 反射面 2、將光纖實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出端Vo1與數(shù)顯單元相連，見圖9-2。接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 圖9-2 光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)?zāi)K 3、調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使探頭與反射平板輕微接觸。4、實(shí)驗(yàn)?zāi)K接入±15V電源，合上主控箱電源開關(guān)，將Rw1旋轉(zhuǎn)到中間位置，調(diào)節(jié)Rw2使數(shù)顯表顯示為零。5、旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開探頭，每隔0.1mm(參考測(cè)量間隔)讀出數(shù)顯表值，將其填入表9-1。表9-1 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)X（mm）V（v）6、根據(jù)表9-1的數(shù)據(jù)，分析光纖位移傳感器的位移特性，計(jì)算在量程1mm時(shí)的靈敏度和非線性誤差。

20、五、思考題：光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)體的表面有些什么要求？實(shí)驗(yàn)十 Cu50溫度傳感器的溫度特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釩u50溫度傳感器的特性與應(yīng)用。二、基本原理：在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，一般采用銅電阻，可用來測(cè)量-50ºC+150ºC的溫度。銅電阻有下列優(yōu)點(diǎn)：1） 在上述溫度范圍內(nèi)，銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系 Rt = R0(1+at)2） 電阻溫度系數(shù)高，a = 4.254.28×10-3/ ºC3） 容易提純，價(jià)格便宜三、需用器件與單元：加熱源、K型熱電偶、Cu50熱電阻、溫度源、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)顯單元、萬用表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：

21、1、將溫度源模塊上的220V電源插頭插入主控箱面板溫度控制系統(tǒng)中的加熱輸出插座上。2、同時(shí)溫度源中“冷卻輸入”與主控箱中“冷卻開關(guān)”連接，同時(shí)“風(fēng)機(jī)電源”和主控箱中“+2-+24V”電源輸出連接（此時(shí)電源旋鈕打到最大值位置），同時(shí)打開溫度源開關(guān)。3、注意：首先根據(jù)溫控儀表型號(hào)，仔細(xì)閱讀“溫控儀表操作說明”，（見附錄一）學(xué)會(huì)基本參數(shù)設(shè)定（出廠時(shí)已設(shè)定完畢）。接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 2V Cu50圖11-1 熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn) 4、選擇控制方式為內(nèi)控方式，將熱電偶插入溫度加熱源的一個(gè)傳感器安置孔中。再將K型（對(duì)應(yīng)溫度控制儀表中參數(shù)Sn為0，或E型Sn為4）熱電偶自由端引線插入主

22、控箱上的傳感器插孔中，紅線為正極。它們的熱電勢(shì)值不同，從熱電偶分度表中可以判別K性和E型（E型熱電勢(shì)大）熱電偶。5、從主控箱上將±15V電壓，地接到溫度模塊上，并將R5,R6兩端短接接地，打開主控箱電源開關(guān)，將模塊上的Vo2與主控箱數(shù)顯表單元上的Vi相接，調(diào)節(jié)Rw3使數(shù)顯表顯示為零。6、Cu50熱電阻加熱端插入加熱源的另一個(gè)插孔中，尾部紅色線為正端，插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K的a端，見圖11-1，藍(lán)黑兩端短接插入b孔上，a端接電源+2V，b端與差動(dòng)運(yùn)算放大器的一端相接，橋路的另一端和差動(dòng)運(yùn)算放大器的另一端相接。此時(shí)，打開主控箱電源開關(guān)，調(diào)Rw1使電橋平衡，即橋路輸出端b和中心活動(dòng)點(diǎn)之間在室溫下輸出

23、為零。7、合上主控箱上溫度儀表電源開關(guān)，設(shè)定溫度控制值為40ºC，當(dāng)溫度控制在40ºC時(shí)開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為40ºC+n·t，建議t=5ºC，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。記下數(shù)顯表上的讀數(shù)，填入表11-1。表11-1：T（ºC）V（mv）五、思考題：大家知道在一定的電流模式下，PN結(jié)的正向電壓與溫度之間具有較好的線性關(guān)系，因此就有溫敏二極管，你若有興趣可以利用開關(guān)二極管或其它溫敏二極管在40ºC100ºC之間，作溫度特性，然后與集成溫度傳感器相同區(qū)間的溫度特性進(jìn)行比較，從線性看溫

24、度傳感器線性優(yōu)于溫敏二極管，請(qǐng)闡述理由。實(shí)驗(yàn)十一 熱電阻Pt100測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娮璧奶匦耘c應(yīng)用。二、基本原理：利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性。熱電阻用于測(cè)量時(shí)，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用鉑電阻和銅電阻，鉑電阻在0-630.74ºC以內(nèi)，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt = R0(1+At+Bt2)R0系溫度為0ºC時(shí)的鉑熱電阻的電阻值。本實(shí)驗(yàn)R0=100ºC，A=3.90802×10-3 ºC-1B=-5.080195×10-7 ºC-2,鉑電阻現(xiàn)是三線連

25、接，其中一端接兩根引線主要是為了消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響。三、需用器件與單元：溫度源、K型熱電偶、Pt100熱電阻、溫度控制單元、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)顯單元、萬用表。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、同實(shí)驗(yàn)十、步操作。2、將Pt100鉑電阻三根引線引入“Rt”輸入的a、b上：用萬用表歐姆檔測(cè)出Pt100三根接主控箱電源輸出 接主控箱數(shù)顯表 Vi 地 2V 圖11-2 熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn) 引線中短接的兩根線接b端（即藍(lán)黑兩端）。這樣Rt與R3、R1、Rw1、R4組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。Rw1中心活動(dòng)點(diǎn)與R6相接，見圖11-2。3、在端點(diǎn)a與地之間加直流源2V，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)Rw1使電橋平

26、衡，即橋路輸出端b和中心活動(dòng)點(diǎn)之間在室溫下輸出為零。4、合上主控箱上溫度儀表電源開關(guān)。設(shè)定溫度值40ºC，將Pt100探頭插入溫控模塊的一個(gè)插孔中，待溫度控制在40ºC時(shí)記錄下電壓表讀數(shù)值，重新設(shè)定溫度值為40ºC+n·t，建議t=5ºC，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。將結(jié)果填入表11-2。 表11-2t（ºC）V（mv）5、根據(jù)表11-2值計(jì)算其非線性誤差。五、思考題：如何根據(jù)測(cè)溫范圍和精度要求選用熱電阻？實(shí)驗(yàn)十二 熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)量溫度的性能與應(yīng)用范圍。二、基本原理：當(dāng)兩種不同的金屬組

27、成回路，如兩個(gè)接點(diǎn)有溫度差，就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這就是熱電效應(yīng)。溫度高的接點(diǎn)稱工作端，將其置于被測(cè)溫度場(chǎng)，以相應(yīng)電路就可間接測(cè)得被測(cè)溫度值，溫度低的接點(diǎn)就稱冷端（也稱自由端），冷端可以是室溫值或經(jīng)補(bǔ)償后的0ºC、25ºC。三、需用器件與單元：熱電偶K型、E型、溫度源、數(shù)顯單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、重復(fù)實(shí)驗(yàn)十的、步操作。2、將E型熱電偶加熱端插到溫度源的另一個(gè)插孔中，另一端的紅端接到溫度模塊的R6端，黑端接到溫度模塊的R5端并與地相連。3、合上溫度儀表電源開關(guān)。設(shè)定溫控模塊儀表控制溫度值T=40ºC。觀察溫控儀表的溫度值，當(dāng)溫度控制在40時(shí)，調(diào)節(jié)Rw2，對(duì)照分度表將Vo1

28、輸出調(diào)至和分度表10倍數(shù)值相當(dāng)，并記錄下讀數(shù)4、重新設(shè)定溫度值為40ºC+n·t，建議t=5ºC，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值，并記入表11-3。表11-3 E型熱電偶電勢(shì)（經(jīng)放大）與溫度數(shù)據(jù)T+n·tV（mv）6、根據(jù)表11-3計(jì)算非線性誤差。五、思考題：1、同樣實(shí)驗(yàn)方法，完成K型熱電偶電勢(shì)（經(jīng)放大）與溫度數(shù)據(jù)1、通過溫度傳感器的三個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)銓?duì)各類溫度傳感器的使用范圍有何認(rèn)識(shí)？2、能否用Pt100設(shè)計(jì)一個(gè)直接顯示攝氏溫度-50ºC-50ºC的數(shù)字式溫度計(jì)，并利用本實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。附：分度表E型熱電偶分度表          E