《化工儀表及自動化》實驗指導(dǎo)書

1、 PAGE PAGE 13化工儀表及自動化實驗指導(dǎo)書唐雄民朱燕飛編廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院2012 年 2 月印刷目錄實驗一溫度傳感器熱電偶測溫實驗及熱電偶標(biāo)定（綜合）實驗二選做）6實驗三電容式傳感器輸出特性測量8實驗四進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)演示實驗 9附錄實驗報告（范本）13實驗一實驗項目性質(zhì)：綜合實驗所屬課程名稱：化工儀表及自動化實驗計劃學(xué)時：2 學(xué)時一、實驗?zāi)康牧私鉄犭娕嫉慕Y(jié)構(gòu)及測溫工作原理；掌握熱電偶校驗的基本方法；二、實驗內(nèi)容和要求K何定期試驗熱電偶誤差，判斷是否合格。三、實驗原理：由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處熱電勢。圖 1-1 熱電偶測溫原理試驗臺圖（1-1）T

2、，ToE(T)AB(T )ABoKE四、實驗所需部件：K（也可選用其他分度號的熱電偶、E感器實驗?zāi)K、數(shù)字電壓表。五、實驗步驟：觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱電偶保護(hù)外套理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時間比例式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。（注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫渡過沖。50（加熱電爐電源插頭插入主機加熱電源出插座，熱電偶插入電加熱爐內(nèi)，K 分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，E和測試兩（1-1（3）繼續(xù)將爐溫提高到 70、90、110、130和 150，反復(fù)上述實驗，觀察熱電偶的測溫性能，并且將關(guān)于應(yīng)結(jié)果填入下表。0，E（T，T

3、o）=E(T,t1)+E(T1,T0)實際電動勢測量所得電勢 溫度修正電查閱熱電偶分度表，上述測量與計算結(jié)果關(guān)于照。校熱電偶熱電勢與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度的絕關(guān)于誤差為 T校T，相關(guān)于誤標(biāo)差為TTT)T100%。標(biāo)校標(biāo)標(biāo)六、注意事項：1、加熱爐溫度請勿超過200，當(dāng)加熱開始，熱電偶一定要插入爐內(nèi)，否則爐溫會失控，同樣做其它溫度實驗時也需用熱電偶來控制加熱爐溫度。2、因為溫控儀表為EE分度熱電偶必需接在面板的“溫控”端。所以當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“測試”方接入分度熱電偶時，數(shù)字溫度表顯示的溫度并且非為加熱爐內(nèi)的溫度。七、思考題將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值是否正確？為什么？表 1-1 實驗數(shù)據(jù)表

4、被測量溫度被測量溫度熱電偶5070901101301501 次測量2 次測量標(biāo)準(zhǔn)熱電3 次測量偶（K）平均電勢修正電勢1 2 次測量被校熱電3 次測量偶（E）平均電勢修正電勢兩偶溫度絕關(guān)于誤差誤差相關(guān)于誤差實驗時環(huán)境溫度：實驗二實驗項目名稱：光纖傳感器位移測量實驗項目性質(zhì)：普通實驗所屬課程名稱：化工儀表及自動化實驗計劃學(xué)時：1 學(xué)時一、實驗?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，二、實驗內(nèi)容和要求光纖傳感技術(shù)是適隨著光纖通信和集成光學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型傳感技Y反射光的強弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系， 經(jīng)過關(guān)于光強的檢測就可得知位置量的變化。三、實驗原理：2-1Y2-1 反射式光

5、纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線四、實驗所需部件：光纖（光電轉(zhuǎn)換器微儀、反射鏡片五、實驗步驟：觀察光纖結(jié)構(gòu)：本實驗儀所配的光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根導(dǎo)光纖維組成，一半為光源光纖，一半為接受光纖。連接主機與實驗?zāi)K電源線及光纖變幻器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直關(guān)于準(zhǔn)反射片中央（鍍鉻圓鐵片動反射鏡片位移。V 端接電壓表，首先旋動測微儀使探頭緊0貼反射鏡片（如兩表面不平行可稍許扳動光纖探頭角度使兩平面契合V0輸出0，0.2mm2-1。表 2-1 位移與輸出電壓表X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.822.22.42.62.83.03.23.43.63.84

6、.0V(V)位移距離如再加大，就可觀察到光纖傳感器輸出特性曲線的前坡與后坡波形，作出 V-X 曲線，通常測量用的是線性較好的前坡范圍。六、注意事項：（1）光纖請勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤要注意保護(hù)，否則會使光通量衰耗加大造成靈敏度下降。每臺儀器的光電轉(zhuǎn)換器（囊括光纖）注意與儀器編號配關(guān)于使用。實驗時注意增益調(diào)節(jié)，輸出最大信號以3V光照射。七、思考題為什么要分析線性較好的范圍？光纖通信與測量的原理一樣嗎？實驗三實驗項目名稱：電容式傳感器輸出特性測量實驗項目性質(zhì)：普通實驗所屬課程名稱：化工儀表及自動化實驗計劃學(xué)時：1 學(xué)時一、實驗?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)和工作原理，二、實驗原理：Cx

7、1Cx2T容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。3-1 電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖三、實驗所需部件：四、實驗步驟：觀察電容傳感器結(jié)構(gòu)：傳感器由一個動極與兩個定級組成，連接主機與實驗?zāi)K的電源線及傳感器接口，按圖（3-1）接好實驗線路，增益適當(dāng)。調(diào)零電位器，此時模塊電路輸出為零。前后位移動極，每次0.5mm，3-1，V-X表 3-1 位移與輸出電壓表（m）五、注意事項：電容動極須位于環(huán)型定極中間，安裝時須仔細(xì)作調(diào)整，實驗時電容不能發(fā)生擦片，否則電壓信號會發(fā)生突變。六、思考題接合課本探討電容式傳感器可能應(yīng)用的范圍。實驗四實驗項目名稱：進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)演示實驗實驗項目性質(zhì)：普通實驗所屬課程名稱：化工儀表及自

8、動化實驗計劃學(xué)時：1 學(xué)時一、實驗?zāi)康睦斫獾浞稒z測系統(tǒng)的工作原理，初步建立和完備控制系統(tǒng)的概念；了解進(jìn)程檢測的工藝流程及液位、流量等參量的檢測方法；了解進(jìn)程液位監(jiān)控的實現(xiàn)步驟及實現(xiàn)方法；經(jīng)過系統(tǒng)演示，學(xué)會監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。二、系統(tǒng)組成：圖4-1進(jìn)程檢測演示系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)圖（不銹鋼框架及網(wǎng)孔板孔板流量計、差壓變送器、浮球液位計、轉(zhuǎn)子流量計及管道、閥門等組成，如4-1 所示?？刂葡到y(tǒng)：囊括全開全閉式電磁閥、電磁閥驅(qū)動電路板(如圖 4-2)、PCI-6221 卡、LabVIEW(4-3)。C24V 成。圖4-2 全開全閉式電磁閥及驅(qū)動電路圖4-3 LabVIEW控制仿真系統(tǒng)三、實驗原理：位計實現(xiàn)

9、水位的測量；測系統(tǒng)和設(shè)備；現(xiàn)場信號采用標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，實現(xiàn)與各種控制系統(tǒng)的連接。NI 公司的PCI-6221 數(shù)據(jù)采集卡將液位數(shù)據(jù)傳送到計算機，再經(jīng)用LabVIEW 出控制信號，經(jīng)放大驅(qū)動電路控制電磁閥的開關(guān)，達(dá)到控制液位的目的。四、設(shè)備參數(shù)：液位水箱50cm抽水泵AC220V 18L/min,采用強力的電機裝置及合理的機體設(shè)計；電機結(jié)構(gòu)采用防雜志卡死設(shè)計；水泵運轉(zhuǎn)的全進(jìn)程為橫壓運轉(zhuǎn)；水利部件采用特殊鍍層，耐侵蝕性好； 裝有自動開關(guān)，使用方便。差壓式流量計采用標(biāo)準(zhǔn)孔板環(huán)室取壓方式，孔板兩側(cè)所產(chǎn)生的壓力差由差壓變送器進(jìn)行測量，配套差壓變送器完成流量的檢測。差壓變送器PT320 系列差壓變送器，輸入

10、C24V，輸出4-20mA0.5%式流量計配套使用。轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計，帶透明錐管能測量管道中各種液體的瞬間流量，便于直接觀察介質(zhì)流動狀態(tài)。浮球液位計采用 UMQ 4-20mA 24VC可靠，無須調(diào)整等特點。廣泛適用于礦企業(yè)及各種排水工程的在線測量及控制。管道及閥門整個系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，一切的手動閥門均采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。其中儲水箱底部裝有出水閥，當(dāng)水箱需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。接線盒關(guān)于象信號經(jīng)過電纜線引至接線盒內(nèi)，方便與控制系統(tǒng)連接。電磁閥25mm。電磁閥放大驅(qū)動電路圖 4-4 電磁閥放大驅(qū)動電路原理圖在

11、三極管的發(fā)射極和集電極提供一個+6V 的直流信號 ，當(dāng)控制板接受到端口控制+5V 當(dāng)三極管導(dǎo)通時，繼電器導(dǎo)通從而控制電磁閥開；當(dāng)控制板接受到數(shù)據(jù)采集卡端口控制信號-5V 時，三極管處于關(guān)閉狀態(tài)，繼電器的輸出端斷開，電磁閥斷開。當(dāng)工作電壓過高時，繼電器自動斷開，起到一定的保護(hù)作用。如圖4-4 所示。五、實驗步驟：接上設(shè)備電源，打開空氣開關(guān)，電源指示燈亮，將威樂泵的本身的開關(guān)打”手動狀態(tài)（向左撥動即可關(guān)，威樂泵電源指示燈亮，關(guān)于象管路系統(tǒng)往實驗水箱打水；計觀察流量數(shù)據(jù)；打開差壓變送器旁的開關(guān)，可以檢測孔板流量計兩側(cè)所產(chǎn)生的壓力差由差 C20V 電壓檔測量控制箱端子排FT+與即為差壓變送器檢測信號，同時差壓變送器數(shù)顯表上有壓力顯示；用萬用表 C20V 電壓檔測量控制箱端子排 與 端電壓（在電流輸出端并且接250 歐姆電阻后為電壓信號，即為下水箱液位信號，隨著水