檢測技術(shù)綜合實驗指導書 梁森

自動檢測技術(shù)（本科）綜合實驗指導書PAGE16工業(yè)生產(chǎn)流水線自動化測控綜合實驗臺檢測技術(shù)綜合實驗實驗指導書適用專業(yè)：電氣工程及其自動化機械工程及其自動化等（請預(yù)習后再來實驗）實驗地點：檢測實驗室目錄第一章流水線自動化測控綜合實驗臺綜述 11.1結(jié)構(gòu)和功能綜述 11.2實驗項目 61.3實驗臺的配置 71.4技術(shù)參數(shù) 8第二章檢測技術(shù)綜合實驗臺的動作過程綜述 92.1整機工作流程和步驟 92.2送料機構(gòu)說明 112.3機械手搬運機構(gòu)說明 112.4工件傳送和分選知識 122.5涉及到的其他氣動元件知識 13第三章檢測技術(shù)綜合實驗的目的、步驟及結(jié)果 183.1系統(tǒng)的初始化操作 183.2分選實驗 203.3電容接近開關(guān)實驗及性能測試 253.4電渦流位移傳感器實驗及線性化的研究 273.5應(yīng)變傳感器稱重實驗及非線性和溫漂的研究 313.6PLC工控編程實驗流水線自動化測控綜合實驗臺綜述1.1結(jié)構(gòu)和功能綜述1.1.1YL237型工業(yè)流水線自動化測控綜合實驗臺的特點本實驗設(shè)備名稱為“工業(yè)流水線自動化測控綜合實驗臺”，簡稱為“檢測技術(shù)綜合實驗臺”，配置了電腦和三菱PLC（可以改為配置西門子PLC，并改寫對應(yīng)的PLC程序）。生產(chǎn)單位是：中國亞龍科技集團。本實驗指導書闡述了工業(yè)生產(chǎn)流水線自動化測控綜合實驗臺的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程和操作步驟，給出了較詳細的使用說明。閱讀和理解本實驗指導書，也是機電一體化、工業(yè)測控技術(shù)知識學習的一部分。本實驗臺將多門理論課中學到的機械、電子、傳感器、檢測、PLC、電氣控制等課程有關(guān)知識加以綜合。為了進行研究性實驗，本實驗系統(tǒng)還允許進行模塊化拆分和組合，可以通過重新定義輸入/輸出口地址，重新對PLC進行編程，完成學生自己想要的動作和功能。圖1-1流水線自動化測控綜合實驗臺示意圖圖1-2檢測技術(shù)綜合實驗室全貌1.1.2檢測技術(shù)綜合實驗臺總體實驗?zāi)康蘑衮炞C學過的幾種常用傳感器的原理；②對幾種常用傳感器的特性進行測試；③學習幾種常用傳感器的調(diào)試；④學習傳感器在氣動、流水線運行中的測控方法；⑤學習氣動系統(tǒng)的組成和調(diào)試；⑥學習如何組成綜合測試系統(tǒng)等。具體的實驗?zāi)康募皟?nèi)容見后述。1.1.3檢測技術(shù)綜合實驗臺的組成實驗平臺的尺寸為1.2m×0.8m，設(shè)置了送料機構(gòu)、搬運機械手、工件傳送、多種傳感器、分揀汽缸等。學生可以自由集成、組裝和調(diào)試。機械手采用“電磁換向閥-氣缸”驅(qū)動，采用直流電動機驅(qū)動的傳送帶輸送工件?？刂破鞑捎每删幊炭刂破鳎≒LC），并配套安全的強電控制模塊、24V電源模塊、按鈕模塊以及輸入/輸出接線端子等。1.1.4典型的工業(yè)分選過程綜述在實驗臺左邊抽屜中，放置有供實驗和分選用的34個工件，其中10個白色塑料工件，10個黑色塑料工件，10個鋁質(zhì)工件，5個白色磁性工件，5個黑色磁性工件，2個鐵質(zhì)工件，2個銅質(zhì)工件。他們的直徑和高度都是一樣的，重量不一樣。實驗時，將多個工件混合后隨機放到圖1-3a所示的送料圓盤中。圓盤的驅(qū)動電動機在PLC的Y0（指PLC的輸出端編號，低電平有效，以下同）控制下旋轉(zhuǎn)，將7種不同材質(zhì)的圓柱狀工件隨機排隊，并運送到抓取機械手的正下方的送料槽缺口中。此時，反射式“光電接近開關(guān)”發(fā)出的紅色光線被該工件的圓柱面反射，該接近開關(guān)產(chǎn)生“到位”信號X1（低電平有效，以下同）請觀察和記錄PLC的輸入燈變亮的號碼。X1有效后，PLC命令機械手上的“氣動手指”（也稱氣動手爪）在PLC的Y1控制下，產(chǎn)生夾緊動作，抓取圓柱狀工件，如圖1-3所示。接著，機械手下部的提升汽缸Y3將機械手的杠桿向上推起，氣動手指被舉起。附著在提升氣缸側(cè)面的“磁性開關(guān)”X4（見圖1-3c）測得提升“到位”后，通知PLC，機械手旋轉(zhuǎn)軸下方的“旋轉(zhuǎn)汽缸”Y6使氣動手指逆時針旋轉(zhuǎn)60°，機械手擺動到流水線的輸送傳送帶上方，Y4控制提升氣缸的活塞下降，使氣動手指慢慢放下，Y2控制氣動手指張開，工件被輕輕地放到輸送傳送帶上。圖1-3a）送料機構(gòu)（圓圈內(nèi)為磁性工件）b）機械手抓取圖1-3c）提升汽缸上的磁性開關(guān)X5d）氣動手指圖1-4流水線的傳送帶、傳感器及落料斜槽傳送帶由可正、反轉(zhuǎn)的24V直流電動機驅(qū)動。電動機的轉(zhuǎn)速可用電位器調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為10~300r/min（0.15~5r/s）。流水線的上方安裝有工業(yè)中常用的傳感器，從左到右為：霍爾接近開關(guān)（垂直安裝），電感接近開關(guān)（內(nèi)部的工作原理事實上是“電渦流效應(yīng)”，工業(yè)中俗稱“電感接近開關(guān)”，垂直安裝）、反射式光電接近開關(guān)（垂直安裝）、遮斷式光電開關(guān)（水平安裝）。被測工件從各個傳感器面前通過，傳感器對不同材質(zhì)的工件產(chǎn)生不同的反應(yīng)。例如：當磁性工件從霍爾接近開關(guān)下方掠過時，接近開關(guān)尾部的指示燈亮；當導電工件從電感接近開關(guān)下方掠過時，接近開關(guān)尾部的指示燈亮；白色工件從反射式接近開關(guān)下方掠過時，接近開關(guān)尾部的指示燈亮。實驗者可以分別用不同的工件試驗一下。磁性物體（圓圈內(nèi)為動作距離調(diào)整螺帽）圖1-5從左到右為：霍爾接近開關(guān)、電渦流接近開關(guān)和反射式光電接近開關(guān)1.1.5分選步驟首先，帶有磁性的工件被“霍爾接近開關(guān)”所測知，X14通知PLC，對應(yīng)的汽缸Y7將該工件推出傳送帶，落到對應(yīng)的落料槽中；其次，導電的鋁工件被電感接近開關(guān)識別，輸出X15，白色的塑料工件被反射式光電接近開關(guān)所識別，輸出X16，給自被對應(yīng)的汽缸Y10和Y11，推到對應(yīng)的落料槽中。最后，黑色的塑料工件（既無磁性，也不導電，反光率也較低）被遮光型光電開關(guān)識別，輸出X17，被對應(yīng)的汽缸Y12推到最后一個落料槽中，從而完成不同材質(zhì)工件的分選。圖1-6遮光型光電開關(guān)在本綜合實驗臺上，實驗者還可以通過改變PLC編程，改變流水線的運行方向和速度，設(shè)計自己的測控系統(tǒng)，研究在不同組合方式下，不同運行速度下，傳感器的反應(yīng)及信號傳送，進行包括PLC、調(diào)速、檢測等多學科聯(lián)合的自主實驗和創(chuàng)新實驗。本實驗臺還能進行如下傳感器特性測試實驗：①應(yīng)變電子秤實驗；②電渦流位移傳感器實驗；③電容接近開關(guān)實驗。在應(yīng)變電子秤和電渦流位移傳感器的特性實驗中，可以進行傳感器輸出的模擬信號處理，例如線性度計算，非線性糾正，溫度補償?shù)?。在電容接近開關(guān)的特性測試中，可以分析不同材料對電容接近開關(guān)的作用，以及接近開關(guān)的特性測試等。1.2實驗項目表1-1實驗的主要項目名稱及內(nèi)容序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容1氣動技術(shù)測控實驗氣動元件的認知、氣動基本組合和調(diào)試實驗（PLC默認工況的實驗），學習氣動元件的氣路連接，氣動系統(tǒng)的調(diào)試2霍爾接近開關(guān)的性能測試測定霍爾接近開關(guān)對磁性物體的作用、回差等特性，調(diào)試安裝距離3電渦流接近開關(guān)的性能測試學習電渦流接近開關(guān)（俗稱“電感接近開關(guān)”）的實驗方法，測試其對不同材料（鋁、鐵、塑料）的作用、動作距離復位距離、回差等特性，調(diào)試安裝距離研究流水線運行速度與測量頻率的關(guān)系，調(diào)試安裝距離4反射式光電接近開關(guān)的性能測試測定反射式光電接近開關(guān)對不同顏色物體的作用距離，調(diào)試安裝距離5透射式光電接近開關(guān)的性能測試研究透射式光電接近開關(guān)的邊界條件6傳送帶速度和光纖轉(zhuǎn)速表的調(diào)試學習傳送帶速度與下道工序銜接的調(diào)試，學習光纖傳感器（流水線主軸轉(zhuǎn)速測量）的定位及調(diào)試，學習配套的LT6000P型智能顯示調(diào)節(jié)儀（轉(zhuǎn)速表）的設(shè)定7傳感器作為PLC輸入設(shè)備的研究學習PLC輸入端口的分配、輸入口與傳感器電路的連接；輸入點（LED燈）的觀察和記錄，輸出點的觀察和記錄，8應(yīng)變稱重傳感器的特性了解箔式應(yīng)變片和懸臂梁稱重的結(jié)構(gòu)；有關(guān)橋路和放大器，輸入/輸出的線性度；零漂，靈敏度漂移，溫度補償，線性化9電渦流位移傳感器的性能測試測試電渦流傳感器對不同金屬材料的“/mV距離”關(guān)系，計算端基線性度10電容接近開關(guān)的性能測試測定電容近接開關(guān)對不同材料、材質(zhì)，如鋁、塑料、紙張、水、人的手掌、水杯等的工作距離、回差等參數(shù)；研究回差與抗干擾的關(guān)系11氣動元件和機械手的自主測控（自選動作）自主制定實驗的動作次序，通過改變PLC的程序，改變輸入/輸出的定義，從而改變系統(tǒng)的功能1.3實驗臺的配置表1-2主要部件配置表序號名稱主要元件的型號、規(guī)格數(shù)量單位1工作臺1400mm900mm1張2PLC模塊三菱MELSECFx2n-40MRPLC1臺3電源模塊三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護）、開關(guān)電源（24V/6A）、熔斷器、單相三眼電源插座、安全插座1套4按鈕模塊急停按鈕、綠色啟動按鈕（啟動送料機構(gòu)）、紅色停止按鈕（關(guān)閉送料機構(gòu)）各1只1塊5報警燈燈24V電源指示燈、待機、系統(tǒng)報警燈（橙、綠、紅）1套6送料機構(gòu)24V送料旋臂電動機，工件出口槽（包括支撐架），“工件到位”反射式光電接近開關(guān)，流水線傳送帶直流減速電動機（24V，最高轉(zhuǎn)速40r/min），聯(lián)軸器（圓周上帶有測量轉(zhuǎn)速用的黑白相間條碼），送料盤（包括旋臂），1套7氣動送料機械手及附件機械手氣缸（其中一只用于機械手的旋轉(zhuǎn)，另一只用于機械手的上升），配套極限位置報警磁性開關(guān)，氣動手指（抓取工件），旋轉(zhuǎn)支架（60o限位），雙向電磁換向閥1套8工件傳送水平傳送帶70mm1500mm1套9氣壓導管Φ6mm1套10空氣壓縮機醫(yī)用靜音空氣壓縮機（上海日豹壓縮機有限公司）1臺11圓柱體工件鋁合金(黑、白各10個)、磁性（黑、白各5個）、塑料（黑、白各15個）60只12光纖接近開關(guān)（用于測量電動機聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速）1只13霍爾接近開關(guān)上海通爾傳感器有限公司1只14電感接近開關(guān)同上1只15電感接近開關(guān)的接線端子由學生按產(chǎn)品說明書的顏色接線（紅、黑、藍）3根16反射式光電接近開關(guān)上海通爾傳感器有限公司1只17遮斷式光電開關(guān)同上1只18單向電磁換向閥2位五通單電控4只19雙向電磁換向閥2位五通雙電控3只20推料閥汽缸SMC（CDZ2B16-60-B）4只21PLC編程線纜SC-091根22計算機1G內(nèi)存，60G硬盤1套1.4技術(shù)參數(shù)1．電源：單相AC220V±10%，50Hz，500VA，5A熔斷器2．溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；3．外形尺寸：長寬高：1200mm800mm840mm；4．安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，采用高絕緣及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線，安全性符合相關(guān)的國家標準。檢測技術(shù)綜合實驗臺的動作過程綜述2.1整機工作流程和步驟圖2-1系統(tǒng)工作流程圖（1）將空氣開關(guān)（漏電保護器）往上推，接通電源；將靜音醫(yī)用空氣壓縮機的黑色電源開關(guān)使勁往上拔，空壓機儲氣罐的壓力逐漸上升。至0.5MPa時，順時針旋轉(zhuǎn)氣源處理三聯(lián)件的“氣路總閥門”，至“水平狀態(tài)”，再向上拔起氣壓調(diào)節(jié)閥的黑色旋鈕，順時針旋轉(zhuǎn)，使氣源處理三聯(lián)件上的壓力表指針指在0.4MPa，然后壓下這個氣壓調(diào)節(jié)開關(guān)。（2）按下“智能顯示調(diào)節(jié)儀”右邊的“船型”開關(guān)，傳送帶驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)。（3）按下PLC的“船型”啟動按鈕，然后再按下綠色的“啟動”按鈕X1，PLC啟動，“送料電動機”Y0驅(qū)動送料圓盤的“送料旋臂”旋轉(zhuǎn)，使圓柱狀工件（以下稱“工件”）自動排隊進入料槽。（4）料槽旁邊的“光電反射式接近開關(guān)”發(fā)出的紅色光線被工件所反射，接近開關(guān)發(fā)出“工件到位”信號X1給PLC。如果送料電動機運行8s后，光電接近開關(guān)仍未檢測到工件的反射信號，則說明送料機構(gòu)的料槽中缺少工件，這時PLC會發(fā)出報警信號，使實驗臺左后側(cè)中間那個橙色報警燈（Y16）閃亮。（5）觀察傳送帶的移動方向，撥動“轉(zhuǎn)向”開關(guān)，使傳送帶從左到右移動。順時針或逆時針調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速n增加或減少，至30r/min（即0.5轉(zhuǎn)/s），左右。傳送帶的線速度v=n(πD)/60，大約為50mm/s。流水線的線速度太快或太慢，均會產(chǎn)生“漏檢”，見后述。（6）PLC正常工作后，會發(fā)出Y5指令，機械手旋轉(zhuǎn)到料槽的正上方位置，并發(fā)出Y4指令，令機械手下降。機械手下方的“氣動手指”從“放松”狀態(tài)改變?yōu)椤皧A緊”狀態(tài)（Y1）。接著：抓住工件→機械手提升（Y3）→機械手臂逆時針旋轉(zhuǎn)到右限位的傳送帶上方（Y6）→機械手下降（Y4）→氣動手指放松（Y2）→將工件放到傳送帶上→傳送帶向右側(cè)輸送工件→工件從各種傳感器下面通過。（7）4種傳感器根據(jù)工件性質(zhì)（磁性/非磁性，金屬/非金屬，黑色/白色）進行檢測，分別由PLC控制相應(yīng)電磁換向閥，使對應(yīng)的氣缸（Y7、Y10、Y11、Y12，低電平有效）動作（向前推動），將有關(guān)的工件推下傳送帶，落到對應(yīng)的落料槽中，從而完成對工件的分揀。最后，機械手返回原位（料槽正上方），重新開始下一個流程。（8）Y7、Y10、Y11、Y12氣缸的到位信號依次為：X10、X11、X12、X13。當這些信號有效時（低電平），PLC取消輸出的低電平，電磁閥換向，氣缸退回原位。氣缸的推出和退回動作較快，請實驗者不要將手放在氣缸推桿的前面，以免被推桿撞傷，在工業(yè)現(xiàn)場亦要注意不要被氣缸活塞所傷。2.2送料機構(gòu)說明圖2-2送料機構(gòu)和搬運機械手送料圓盤內(nèi)放有五種類型的圓柱形工件，每種約5~10個。第一種是磁性工件（有白色，也有黑色，有字的一面朝上），第二種是鋁質(zhì)工件，第三種是白色塑料工件，第四種是黑色塑料工件，第五種為鐵質(zhì)工件。送料盤旋臂的驅(qū)動采用24V直流減速電動機，轉(zhuǎn)速為10r/min，轉(zhuǎn)矩為3kg/mm。當PLC啟動后，送料盤旋臂的驅(qū)動電動機逆時針旋轉(zhuǎn)，帶動送料盤的橡膠旋臂旋轉(zhuǎn)，使各種圓柱形工件互相推擠，趨向入料口的料槽，等待機械手搬運。若送料盤旋臂旋轉(zhuǎn)8s后，若“光電反射式接近開關(guān)”沒有檢測到工件的反射脈沖，說明送料盤中沒有工件，或者工件卡殼了。這時，PLC的輸入端X7信號無效，PLC根據(jù)所編程序，輸出信號到Y(jié)16，使實驗臺左后側(cè)的橙色報警燈閃亮，提示實驗者加料或排除故障。如果X7信號有效，PLC根據(jù)所編程序，驅(qū)動機械手的電磁換向閥，使機械手進入旋轉(zhuǎn)流程。2.3機械手搬運機構(gòu)說明機械手搬運構(gòu)能完成三個自由度的動作：①機械手臂左右旋轉(zhuǎn)；②機械手臂上升和下降；③氣動手指夾緊和放松。測控過程說明如下：氣動手指的抓取：由“雙向電磁換向閥”控制。當雙向電磁換向閥Y1得電時，氣動手指內(nèi)部的橫向氣缸推桿在高壓氣體（約0.4MPa）的推動下，手指夾緊工件。電磁換向閥Y2得電時，氣動手指松開。機械手的旋轉(zhuǎn)控制：機械手的正反轉(zhuǎn)由雙向電磁換向閥控制（雙線圈）。當電磁換向閥線圈1（Y5）得電時，P口與A口接通時，機械手旋轉(zhuǎn)汽缸的活塞伸出，依靠桿杠原理，推動機械手繞著轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)；當電磁換向閥線圈2（Y6）得電時，電磁換向閥的P口與B口接通時，汽缸的活塞縮回，拉動機械手順時針旋轉(zhuǎn)。磁性開關(guān)（見圖1-3c）：在汽缸的前止點和后止點上各安裝一個磁性開關(guān)（X5、X6），用于檢測氣缸的伸出或縮回極限位置（檢測氣缸伸出和縮回是否到位）。汽缸的活塞周邊鑲嵌有一個環(huán)狀磁鐵。磁力線能夠透過鋁合金“缸套”，作用于磁性開關(guān)。當磁性開關(guān)檢測到氣缸內(nèi)部的活塞推到位后，將給PLC發(fā)出一個低電平信號（X5、X6），PLC將對應(yīng)的輸出口復位（Y3、Y4=1），氣缸固定在這個位置，直到有新的信號來到時，再執(zhí)行新的動作。磁性開關(guān)的接線規(guī)則：棕色接電源“+”，藍色接電源“-”（地線），黑色接PLC的輸入端（X端）。2.4工件傳送和分選知識圖2-3工件傳送和分選機構(gòu)在傳送帶上方，從左到右，依次排列有霍爾接近開關(guān)、電渦流接近開關(guān)、反射式光電接近開關(guān)和遮斷式光電開關(guān)（1個發(fā)射紅外光，一個接收紅外光，水平安裝）。說明如下：霍爾接近開關(guān)（見圖1-5a）：用于檢測磁性工件。動作距離為3～5mm，棕色接電源“+”、藍色接電源“-”（地線）、黑色為輸出，低電平有效，接PLC的X14端。氣缸Y9推出，該帶有磁性的工件被推到斜槽中，從而完成磁性物體的檢測。電渦流接近開關(guān)（見圖1-5b）：用于檢測金屬導電工件，動作距離為5～10mm，接PLC的X15端。氣缸Y10推出，該導電工件被推到斜槽中，從而完成導電物體的檢測。反射式光電接近開關(guān)（見圖1-5c）：用于檢測反光性較好的物體，例如白色工件。黑色工件的反光性不夠，反射式光電接近開關(guān)無輸出，動作距離為10～15mm，接PLC的X16端。氣缸Y11推出，該白色工件被推到斜槽中，從而完成有較好反射特性物體的檢測。對射遮斷式光電開關(guān)（見圖1-6）：由紅外線發(fā)射器和紅外接收器兩部分組成，兩者分別安裝在傳送帶的前后兩側(cè)，用于檢測所有不透光的物體。當有不透明物體遮擋在紅外線發(fā)射器和紅外接收器兩者之間時，紅外光束無法到達接收器，輸出X17為低電平，給PLC提供了一個有效信號，氣缸Y12推出，該不透明工件被推到斜槽中，從而完成非透明物體的檢測。減速直流電動機：作用是驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動，如圖2-5所示。電動機轉(zhuǎn)速的測量和聯(lián)軸器：聯(lián)軸器的作用是將減速電動機的轉(zhuǎn)軸與傳送帶轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸柔性地連接起來，可減小因兩個轉(zhuǎn)軸的高度差或角度差引起的振動。本實驗臺的聯(lián)軸器采用橡膠十字鉸接，并在聯(lián)軸器的表面粘貼黑白相間的“光柵”，用于測量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速如圖2-5所示。轉(zhuǎn)速的測量主要由光纖接近開關(guān)來完成。圖2-5減速電動機的聯(lián)軸器以及光纖測速（左-俯視圖，右-原理示意圖）在圖2-5的左圖中可以看到，在光柵的右側(cè)安裝了一個光纖傳感器。當光柵的“亮帶”旋轉(zhuǎn)到光纖傳感器的正前方時，有光反射回到光纖傳感器，由另一根光纖接收該信號，轉(zhuǎn)換成為電脈沖，再送到計算器（可從該光纖傳感器頂部的紅燈閃爍觀察到脈沖的快慢）。計算器將脈沖信號的頻率乘以60，再除以光柵的線數(shù)，就可得到轉(zhuǎn)軸每分鐘的轉(zhuǎn)速n=60f/z（r/min）。在本系統(tǒng)中，光柵的刻線數(shù)z=6。轉(zhuǎn)速的計算和測量采用LT602030P型“智能顯示調(diào)節(jié)儀”。其內(nèi)部有“可編程序計數(shù)器”和“秒脈沖發(fā)生器”。它可對1s時間段內(nèi)的輸入脈沖量進行計數(shù)，經(jīng)換算，得到脈沖的頻率?！爸悄茱@示調(diào)節(jié)儀”內(nèi)部的單片機按上述轉(zhuǎn)速公式作10倍乘法，就可得到電動機的轉(zhuǎn)速n。2.5涉及到的其他氣動元件知識本裝置的氣動系統(tǒng)主要由氣缸、氣動手指、電磁換向閥（包含消聲器）、空氣調(diào)理器（氣動處理三聯(lián)件）、空氣壓縮機等組成，如圖2-6所示，各元件的作用如下述。圖2-6氣動系統(tǒng)原理圖1.氣缸氣缸屬于氣動執(zhí)行元件，它能將壓縮空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，可以產(chǎn)生往復直線運動或往復擺動，普通氣缸的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。圖2-7普通氣缸的結(jié)構(gòu)1-組合防塵圈2-前端蓋3-前進氣孔4-軸用YX密封圈5-活塞桿6-缸筒

7-活塞8-孔用YX密封圈9-緩沖節(jié)流閥10-后端蓋11-后進氣孔2．電磁換向閥電磁換向閥是控制氣/液流體的自動化基礎(chǔ)元件，用于控制流體的流動方向。在本實驗臺中，是用于控制氣缸和氣動手指的運動方向，雙向電磁換向閥的結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-8雙向二位五通電磁換向閥電磁換向閥內(nèi)部中有一塊磁鐵。當電磁換向閥的線圈得電時，磁鐵被吸引到線圈中。在高壓氣體的頂推下，閥體隨磁鐵運動，從而切換流體的運動方向。例如，在電磁換向閥的常態(tài)下（失電狀態(tài)），流體是從進氣管P流向出氣口A，那么在得電時，流體就轉(zhuǎn)而向從進氣管P流向進氣口B，而將A與消聲器TA接通。一種簡單的零壓電磁換向閥結(jié)構(gòu)如圖2-9所示，非零壓電磁換向閥必須在壓力大于額定值時才能推動閥心。圖2-9非零壓電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)b）電磁閥的符號1－閥心2－閥心桿3－電磁閥殼體4－永久磁鐵5－電磁線圈6－直線軸承B－左出氣孔A－右出氣孔P－進氣孔TA－右消聲器TB－左消聲器電磁換向閥的驅(qū)動線圈旁邊裝有紅色指示燈。如果極性接反，雖然也能工作，但指示燈不會亮。本實驗臺的多個“二位五通”電磁換向閥按工業(yè)習慣，都安裝在一塊“匯流板”上，共用兩個消聲器，進氣口也可以共用，節(jié)省了安裝位置，“四聯(lián)”電磁換向閥如圖2-10所示?？梢钥吹?，在匯流板上方，共有四個電磁閥，每個電磁閥各有2個出氣管。它們的進氣管是公用的，在匯流板的右側(cè)。消音器消聲器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器是安裝在空氣動力設(shè)備的排氣系統(tǒng)中，用于降低氣流的噪聲。阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使通過消聲器的聲波減弱。圖2-10雙向“四聯(lián)”電磁換向閥及消音器3.推料氣缸推料氣缸的作用是將分選后的工件推入對應(yīng)的落料槽中，如圖2-11所示。推料氣缸由電磁換向閥控制。當電磁換向閥得電時，P到B的氣路接通，推料氣缸內(nèi)部的活塞在高壓氣體的作用下向前運動，活塞桿前端的黑色塑料塊就推動被分選過的工件，使之落到對應(yīng)落料斜槽中?；钊蚯斑\動到達缸體的頂端時，活塞內(nèi)部的強磁性圓環(huán)也隨活塞運動到磁性開關(guān)的有效感應(yīng)區(qū)域，磁性開關(guān)感應(yīng)到這個磁場信號，給PLC一個“到位”低電平，PLC響應(yīng)該信號，使電磁換向閥失電，關(guān)閉P到B的氣路，使P到A的氣路接通，高壓氣體將活塞向后推，活塞桿復位（縮回），回到原來的初始位置。同時，活塞后方的氣體從消聲器TB中排除，實驗者可以聽到短暫“哧”的“放氣聲”。圖2-11推料汽缸及端部的限位磁性開關(guān)4．氣動手指當氣路接通后，氣動手指可產(chǎn)生夾緊動作，夾緊行程x=10mm，夾緊力F>200gf（2N），額定工作壓力P=0.4MPa。當氣動手指反向通氣后，手指張開。氣動手指的外形和控制原理圖如圖2-12所示。圖2-12氣動手指的外形和控制原理圖5．空氣壓縮機空氣壓縮機將電動機的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能本實驗臺選用“醫(yī)用超靜音”低壓（0.3~1.0MPa）活塞式臥式空氣壓縮機?？諌簷C的氣缸中心線與地面平行。電動機的回轉(zhuǎn)運動經(jīng)曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換為空壓機活塞的往復水平直線運動，產(chǎn)生的壓縮空氣被儲存在氣罐中，從而保持較穩(wěn)定的壓力輸出。當壓力超過額定值（本實驗臺設(shè)定為0.5MPa）時，空壓機的驅(qū)動電動機停止旋轉(zhuǎn)。6．空氣調(diào)理器壓縮空氣里不可避免含有水蒸汽和灰塵顆粒，將影響氣動系統(tǒng)各元件的壽命，所以要通過一個“空氣調(diào)理器”才能接到氣動元件，其外形如圖2-13所示。圖2-13空氣調(diào)理器（氣源處理三聯(lián)件）1-總進氣管接頭（將塑料墊片推到底后才可拔出塑料氣管）2-總氣源開關(guān)3-過濾器和油霧器（下方為排污孔）4-氣壓表5-減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕（拔出后才能調(diào)節(jié)）6-總出氣管空氣調(diào)理器又稱“氣源處理三聯(lián)件”、“氣水分離器”。包括減壓閥、過濾器、油霧器三大件。其中減壓閥可對氣源進行穩(wěn)壓，使氣源處于恒定狀態(tài)，可減小因氣源氣壓突變時對電磁閥或汽缸的損傷。過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水分，避免水分隨氣體進入氣動元件。油霧器可對機體運動部件進行潤滑，延長氣動元件的使用壽命?？諝獾耐啡缦拢嚎諌簷C→貯汽罐→空汽過濾器→空汽減壓器→油霧混合→氣動元件。PAGE35檢測技術(shù)綜合實驗的目的、步驟及結(jié)果請認真閱讀以下操作說明，按順序操作，以免發(fā)生機械事故和人身事故。（請預(yù)習P31：3.5.2實驗原理）3.1系統(tǒng)的初始化操作1．檢查工業(yè)生產(chǎn)流水線自動化測控綜合實驗臺各個部件是否正確連接，即：氣動系統(tǒng)和電路系統(tǒng)正確與否，機械部件有無卡死等現(xiàn)象，計算機和顯示器是否連接。2．檢查圖3-1所示的“四聯(lián)”電磁換向閥的氣管是否插入到四個電磁換向閥的A、B出氣孔中，否則將造成大量漏氣。還要校對所標的“標識套管”號碼是否正確。3.實驗臺的氣路總閥門應(yīng)置于關(guān)閉狀態(tài)（垂直），如圖3-2所示。圖3-1氣路的連接圖3-2氣路總閥門4．插上實驗臺的電源插頭，將實驗臺的黑色空氣開關(guān)（斷路器）向上合閘，按下PLC下方的紅色電源開關(guān)至“ON”的位置，再按下綠色“啟動”按鈕，綠色電源指示燈亮。再按下試驗臺上如圖3-5所示的紅色“智能顯示調(diào)節(jié)器”船型按鍵，傳送帶電動機開始順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動傳送帶向右運動。請故意撥動傳送帶電動機控制器上的白色“方向”扭子開關(guān)，可以控制驅(qū)動傳送帶的正反向運動（記得再往回撥向右邊，保持向左運動）。由于送料圓盤中沒有工件，所以實驗臺左后側(cè)的“故障報警器”最上方的紅色報警燈閃亮，如圖3-6所示。圖3-3實驗臺的空氣開關(guān)（漏電保護器）圖3-4PLC的啟動按鈕圖3-5智能顯示調(diào)節(jié)器的紅色船型按鍵及方向開關(guān)圖3-6故障報警器（紅色）5．空氣回路的調(diào)節(jié)把空壓機上的紅色按鈕向上拔起，如圖3-7所示，空氣壓縮機發(fā)出均勻的“突突”聲。觀察壓力表，確認空壓機的壓力在逐漸增加。等待空壓機壓縮空氣到達0.7MPa時，開啟實驗臺右后側(cè)的如圖3-8所示的氣源處理三聯(lián)件右側(cè)的氣路總閥門，至水平狀態(tài)，讓實驗臺上的氣動系統(tǒng)通氣。接著，將氣源處理三聯(lián)件上的黑色壓力微調(diào)開關(guān)“使勁”向上拔起，緩慢調(diào)節(jié)壓力微調(diào)開關(guān)，使壓力表的氣壓穩(wěn)定在0.4MPa（約為4個大氣壓，順時針旋轉(zhuǎn)時，氣壓增大）壓力太小，氣動元件無法正常工作。例如，機械手推不到位等；若氣壓太大，氣動元件的動作速度太快，定位不易準確，且動作時的聲音較響，易損壞氣動元件。調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力是工業(yè)中氣動系統(tǒng)的基本調(diào)試步驟。圖3-7空氣壓縮機的啟動按鈕必須向上拔起圖3-8氣源處理三聯(lián)件上的氣壓表和壓力調(diào)節(jié)閥6．按下電腦啟動按鈕，電腦有啟動聲響，LCD顯示器亮，進入WINDOWSXP操作系統(tǒng)。打開三菱PLC編程軟件FXGP/WIN-C，如下圖3-9所示（請觀察電腦是否已開機，并處于屏幕保護狀態(tài)）。圖3-9三菱PLC編程軟件FXGP/WIN-C界面7．搬動“智能顯示調(diào)節(jié)儀”盒子下方的白色“方向”扭子開關(guān)，使傳送帶向右運動；調(diào)節(jié)灰色的“調(diào)速旋鈕”到適當?shù)奈恢?，使傳送帶能勻速地輸送工件，并與遮光式分選汽缸的節(jié)奏良好配合。若傳送帶速度太快，工件將無法正確地被推料汽缸推落到滑道斜槽中；“智能顯示調(diào)節(jié)儀”顯示光纖傳感器測得的傳送帶主軸的轉(zhuǎn)速為30~60r/min比較合適，如圖3-10所示。圖3-10智能顯示調(diào)節(jié)儀上的電動機的電源開關(guān)、轉(zhuǎn)向切換開關(guān)、調(diào)速旋鈕3.2分選實驗3.2.1實驗?zāi)康暮驮O(shè)備（寫到實驗報告中，以下同）①熟悉工業(yè)流水線的調(diào)速；②熟悉氣路的連接；③掌握常用接近開關(guān)的接線；④了解不同材質(zhì)工件對傳感器的影響，以及傳感器的選用和安裝；⑤掌握流水線分選的故障排除；⑥熟悉失敗率的計算；實驗名稱：不同材質(zhì)工件的分選；實驗設(shè)備：YL237型工業(yè)流水線自動化測控綜合實驗臺；55個不同材質(zhì)的園柱形工件；4種不同原理的傳感器（霍爾接近開關(guān)、電渦流接近開關(guān)、反射式光電開關(guān)、對射遮斷式光電開關(guān)）；3.2.2實驗步驟：1．編制PLC測控程序：檢查并連接好計算機與PLC通訊電纜（也可能已經(jīng)接好），按下PLC的電源開關(guān)（船型開關(guān)），啟動PLC，建立計算機和PLC之間的通信，然后把預(yù)置的演示PLC程序或自編的程序傳送到PLC中（如果不改動PLC程序，這一步可以省略）。2．啟動送料盤旋臂把55個不同材質(zhì)的園柱形工件全部放在送料圓盤上，如圖3-12所示。按下控制旋臂的綠色啟動按鈕，旋臂開始旋轉(zhuǎn)，推動工件逆時針向圓盤右側(cè)的“料槽”移動。當反射式光電接近開關(guān)接收到工件“到位”的反射光（在工件上可以看到紅色光斑）后，PLC令旋臂停止旋轉(zhuǎn)，等待機械手的氣動手指夾取。圖3-12落料槽上的旋臂和各種不同材質(zhì)的工件3．流水線驅(qū)動電動機速度的調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)“智能顯示調(diào)節(jié)儀”數(shù)碼管下方的電動機轉(zhuǎn)速旋鈕，使輸送帶的線速度與對射式（也稱遮斷式）光電開關(guān)分選汽缸推動的時間間隔相適應(yīng)（1r/s左右）。如果輸送帶的線速度太快，可能造成“漏推”；如果傳送帶的線速度太慢，分選的效率就太低，且會引起氣缸等執(zhí)行機構(gòu)的動作配合失調(diào)。在工業(yè)流水線生產(chǎn)中，調(diào)速是很重要的步驟。4．氣路的連接實驗者在連接氣路時，可以故意將下圖中的雙向“四聯(lián)”電磁換向閥中的氣路接反，不會燒毀控制線圈，只會使壓縮空氣的流動方向變反，或者大量漏氣。例如，實驗者可以將控制“機械臂旋轉(zhuǎn)”的進、出氣管拔出，再對調(diào)。則可以看到對應(yīng)的控制對象（例如機械臂或推料汽缸等）的初始位置相反，動作順序也將相反?？梢愿鶕?jù)控制對象的初始位置來判斷氣路的連接正確與否。氣管未插入電磁閥的插頭之前，可以聽到刺耳的放氣聲，短時間不會燒毀設(shè)備，時間長了，會引起壓縮機發(fā)熱。由于空氣膨脹，溫度低于室溫，空氣中的水分在管道內(nèi)凝結(jié)出越來越多的水珠。圖3-13雙向“四聯(lián)”電磁換向閥的氣路連接5．保證連續(xù)分選落料圓盤中的工件數(shù)量應(yīng)大于10個（應(yīng)經(jīng)常從落料斜槽上取下已經(jīng)分選的工件，補充到落料圓盤中），保證不至“斷檔”，使“工件到位信號”始終有節(jié)奏地產(chǎn)生，機械手能夠連續(xù)抓?。ū緳C械手約4s左右抓取一次，在工廠中，動作節(jié)奏可達1s）。接著觀察分選汽缸的反應(yīng)速度是否正確，否則應(yīng)調(diào)節(jié)汽缸上的緩沖節(jié)流閥的大小，順時針增加或逆時針減小進氣壓力的大小，隨時觀察分選結(jié)果的正確性，并計算“誤檢率”。即：6．接近開關(guān)的連線閱讀本科《自動檢測技術(shù)及應(yīng)用》教材的第4章第5節(jié)，有關(guān)電渦流接近開關(guān)的三根引線的接線方法。將放置在實驗臺抽斗中的三根電渦流接近開關(guān)的連接線按：“棕色”（或紅色）、“黑色”、“藍色”的順序，分別接到接線槽對應(yīng)的接線端子上（對應(yīng)位置套有“VCC”、“OUT”、“GND”字樣的套管），如圖3-14所示。接線前，先斷開空氣開關(guān)。接線后，待教師檢查無誤后，再合上空氣開關(guān)。應(yīng)特別檢查電源和地線不能接反，否則將燒毀接近開關(guān)。圖3-14電渦流接近開關(guān)的三根連接線圖3-15對射式傳感器與分選汽缸的配合圖3-1624V電動機停止按鈕7．電渦流接近開關(guān)的工作距離調(diào)節(jié)接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當物體與其接近到設(shè)定距離時，就可以發(fā)出“動作”信號。它給出的是開關(guān)信號（多數(shù)為低電平），具有較大的負載能力，能直接驅(qū)動中間繼電器或PLC。接近開關(guān)的主要性能指標（1）動作距離當被測物由正面靠近接近開關(guān)的感應(yīng)面時，使接近開關(guān)動作（輸出狀態(tài)變?yōu)橛行顟B(tài)）的距離為接近開關(guān)的動作距離δmin（單位為mm，以下同）。（2）復位距離當被測物由正面離開接近開關(guān)的感應(yīng)面，接近開關(guān)轉(zhuǎn)為復位時，被測物離開感應(yīng)面的距離δmax。（3）動作滯差動作滯差指復位距離與動作距離之差。動作滯差越大，對抗被測物抖動等造成的機械振動干擾的能力就強，但動作準確度就越差。（4）額定工作距離額定工作距離指接近開關(guān)在實際使用中被設(shè)定的安裝距離。在此距離內(nèi)，接近開關(guān)不應(yīng)受溫度變化、電源波動等外界干擾而產(chǎn)生誤動作。額定工作距離應(yīng)小于動作距離，但是若設(shè)置得太小，有可能無法復位。實際應(yīng)用中，考慮到各方面環(huán)境因素干擾的影響，較為可靠的額定工作距離約為動作距離的75%。在本試驗中，電渦流接近開關(guān)與鋁質(zhì)工件的安裝距離應(yīng)設(shè)定在4mm左右，然后將安裝螺帽旋緊。圖3-17電渦流接近開關(guān)的動作距離調(diào)節(jié)和測量電渦流接近開關(guān)的外圓柱表面被車床車出細的螺紋，螺距t=1mm。兩只M12扁平螺母用于夾緊固定支架，見上圖。實驗時，可以逆時針旋動這兩個螺母，使之向接近開關(guān)的尾部移動，從而使接近開關(guān)向下移動，逐漸靠近被測物。反之，則使接近開關(guān)向上移動。實驗步驟：①做這個實驗時，必須停止傳送帶運動，并將鋁合金圓柱狀工件放在電渦流接近開關(guān)的正下方的傳送帶上；②將接近開關(guān)下方的M12扁平螺母向下旋松，將接近開關(guān)上方的M12扁平螺母向上旋松，使電渦流接近開關(guān)能大幅度向上或向下移動；③使電渦流接近開關(guān)從上到下，逐漸靠近鋁合金工件。當接近開關(guān)尾部的紅色LED指示燈亮時，此時兩者端面的距離為動作距離x1；④再向上移動接近開關(guān)，當其尾部的紅色LED指示燈暗時，此時兩者的距離為復位距離x2；⑤復位距離x2與動作距離x1之差，為動作滯差Δx。8．透射式光電接近開關(guān)的邊界條件測試①將黑色工件從左到右逐漸向?qū)ι涫焦怆婇_關(guān)的軸線移動，當接收器對射式光電開關(guān)尾部的紅燈亮時，記錄工件的邊緣到軸線的距離，記為動作距離。②再使黑色工件逐漸向左倒退，使之遠離對射式光電開關(guān)的軸線。當接收器尾部的紅燈暗時，記錄工件的邊緣到軸線的距離，記為復位距離。兩者之差為滯差。3.2.3實驗結(jié)果：（填寫到實驗報告中，以下同）（1）實驗開始時間：2012年5月？日（？日），下午？？：00~1？？：30；（2）電渦流接近開關(guān)參數(shù)測試表3-1電渦流接近開關(guān)的參數(shù)測試測試數(shù)據(jù)鋁合金工件與接近開關(guān)的距離/mm實驗時間實驗者簽名同組人動作距離x1年月日復位距離x2年月日滯差Δx年月日（3）對射式光電開關(guān)的邊界參數(shù)測試表3-2對射式光電開關(guān)的參數(shù)測試（實驗時間：年月日）測試數(shù)據(jù)黑色工件與對射式光電開關(guān)軸線的距離/mm實驗者簽名動作距離x1復位距離x2負的：滯差Δx（4）分選的誤檢率在正確調(diào)試后，開始對分選的工件進行計數(shù)，將錯誤的分選數(shù)量除以總分選數(shù)，再乘以100%，得到誤檢率。表3-3誤檢率（實驗時間：年月日）實驗批次總分選數(shù)/個誤檢數(shù)/個誤檢率%實驗者簽名第一批次第二批次3.2.4結(jié)束實驗：按下紅色停止按鈕，24V電源被切斷。再依次切斷氣動系統(tǒng)實驗臺的氣源處理三聯(lián)件上的總閥門、關(guān)掉電動機電源、PLC的電源、電腦主機（必須“正常退出”）和顯示器電源，最后拉下實驗臺的空氣開關(guān)斷路器。3.2.5回答問題（填寫到實驗報告中，以下同）：（1）整個檢測綜合實驗臺上共有哪些傳感器？對應(yīng)的測量對象是什么？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）霍爾接近開關(guān)僅對帶有_______性的材質(zhì)的工件起作用。（3）電渦流接近開關(guān)在工業(yè)中俗稱_______（電感/感應(yīng)/磁性）接近開關(guān)，它對_______的材質(zhì)的工件起作用。（4）反射式光電開關(guān)對_______色的工件的靈敏度較高，但不能區(qū)辨_______（黑白/紅綠）工件。（5）對射式光電開關(guān)由_____個部分構(gòu)成，分別是_____________和______________。（6）雙向電磁閥的進氣口與出氣口對調(diào)，會發(fā)生__________________________現(xiàn)象。（7）常用的接近開關(guān)的三根引線中，Vcc是______色，地線是______色，OUT端是______色。（8）流水線運行太慢，有什么弊端？答：______________________；流水線運行太快，有什么弊端？答：______________________；氣管沒有接好，會發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：____________________________。（9）從你自己的實驗中體會到，分選的錯誤原因有哪些？答：___________________、__________________、_______________等。（10）電渦流接近開關(guān)的檢測對象是：______、______、______等導電性較____的物體。（11）霍爾接近開關(guān)的檢測對象是：______等_______性物體。（12）光電反射式接近開關(guān)的檢測對象是：______等_______性良好的物體。（13）紅外光電反射式接近開關(guān)在調(diào)試時可以在被測物的表面看到__________。（14）動作舉例和復位距離哪個數(shù)值大？答：______________________；（15）滯差大的好處是_________________，缺點是______________；3.3電容接近開關(guān)實驗及性能測試3.3.1實驗的目的、實驗設(shè)備及用品、實驗過程（填寫到實驗報告中，以下同）：研究電容近接開關(guān)對不同材料、材質(zhì)的作用。如鋁、塑料、紙張、水、人的手掌、水杯等的動作距離、回差等參數(shù)；研究回差與抗干擾的關(guān)系。電容接近開關(guān)外形及與被測物的關(guān)系如圖3-17所示。圖3-17電容接近開關(guān)與被測物的關(guān)系實驗過程：將不同材質(zhì)的試驗材料從右至左靠近電容接近開關(guān)，到一定距離時，顯示電壓表突跳到24V。說明該物體的表面與電容傳感器的表面達到額定“動作距離”。再增大被測物與接近開關(guān)電容的距離，顯示電壓表突跳回到0V，兩者之間的距離記為“復位距離”?！皠幼骶嚯x”與“復位距離”之差記為“回差”?；夭钣糜诳朔粶y物的機械抖動，回差太大時將造成定位不準。3.3.2實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄（填寫到實驗報告中，以下同）：實驗時間：2012年5月日，下午：00~：30實驗者測量電容接近開關(guān)對鋁工件、塑料工件、書本、礦泉水瓶、人的手掌等的動作距離、回差等參數(shù)，記錄于表3-2。表3-2電容接近開關(guān)對不同材質(zhì)的工作參數(shù)（實驗時間：年月日）材質(zhì)鋁質(zhì)工件（圓柱體）塑料工件（圓柱體）書本有水的礦泉水瓶人的手掌同組人動作距離/mm復位距離/mm回差/mm注：動作距離是指工件逐漸靠近，至電容接近開關(guān)輸出翻轉(zhuǎn)時，兩者的距離的絕對數(shù)值。復位距離是指工件逐漸遠離，至電容接近開關(guān)恢復到低電平時，兩者的距離的絕對數(shù)值。3.3.3回答問題（填寫到實驗報告中，以下同）：根據(jù)第四章，P88的有關(guān)內(nèi)容，回答以下問題：（1）常用的接近開關(guān)的類型有：__________式、__________式、__________式、__________式、紅外反射式__________接近開關(guān)等。（2）接近開關(guān)的優(yōu)點有：__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________等。（3）什么是額定動作距離？答：________________________________________。（4）什么是工作距離？答：________________________________________。（5）什么是動作滯差？答：________________________________________。（6）什么是重復定位精度？答：________________________________________。（7）什么是最短動作間隔？答：________________________________________。（8）鋁工件、塑料工件、書本、礦泉水瓶、人的手掌5種物體比較，哪一種物體的動作距離最大（靈敏度最高）？答：____________________。哪一種物體的靈敏度最低？答：____________________。（9）請分析靈敏度低的原因。答：原因是：______________________________________________________。（10）總結(jié)實驗過程，參考第五章，P106~107，電容式接近開關(guān)的檢測對象是：______、_________、______等具有___________特性的物體。（11）金屬物體的檢測應(yīng)使用____________（電容式接近開關(guān)/電渦流接近開關(guān)）。3.4電渦流位移傳感器實驗及線性化的研究3.4.1實驗的目的、實驗設(shè)備及用品（填寫到實驗報告中，以下同）：了解電渦流位移傳感器的測量對象；掌握傳感器的調(diào)滿度方法；測量位移-電壓特性；計算端基線性度；實驗設(shè)備及用品為：二線制電渦流位移傳感器、鐵質(zhì)和鋁質(zhì)等工件、20mA電流表等。3.4.2電渦流傳感器的輸出調(diào)滿度將所有工件撤離電渦流位移傳感器（以下簡稱“電渦流探頭”）的周圍。仔細調(diào)節(jié)“靈敏度”旋鈕，使指針電流表的讀數(shù)至20mA滿度值。圖3-18電渦流位移傳感器的實驗對象及顯示電流表3.4.3定性觀察不同物體對電渦流位移傳感器的作用：將鋁質(zhì)工件、鐵質(zhì)工件、塑料工件、課本、人手等不同物體靠近電渦流探頭，觀察電流表的變化，了解電渦流傳感器的測量對象屬性。3.4.4測量電渦流位移傳感器的輸入/輸出特性分別將將鐵質(zhì)工件和鋁質(zhì)工件放在鋼板標尺上面，如圖3-18所示。然后使工件從遠到近，逐漸靠近探頭，記錄前后兩次電流表的讀數(shù)與距離的關(guān)系于表3-3中。3.4.5畫測量輸入/輸出曲線畫出鐵質(zhì)工件和鋁質(zhì)工件“距離-輸出電流”之間的關(guān)系曲線于圖3-19中，并按教材公式1-16，計算端基線性度誤差：（1-16）式中Lmax——最大非線性偏差；ymax﹣ymin——輸出范圍。圖3-19傳感器線性度示意圖a）端基線性度b）最小二乘法線性度1－端其擬合直線y=a+Kx2－實際特性曲線3－最小二乘法擬合直線3.4.6線性化處理多數(shù)傳感器的輸出信號與被測量之間的關(guān)系并非線性誤差γ，如圖3-20中的曲線1和曲線2。圖3-20輸出信號與被測量之間的非線性關(guān)系1-類似于指數(shù)型非線性特性2-類似于對數(shù)型非線性特性3-線性化后的特性在非線性情況下，將嚴重影響測量準確度。因此必須先將實際曲線1或曲線2進行線性化處理，得到曲線3。線性化處理的方法：線性化處理可以由硬件實現(xiàn)，但線性化電路往往較復雜，也會增加檢測系統(tǒng)的成本。在計算機系統(tǒng)處理能力允許的條件下，可以用軟件實現(xiàn)線性化處理。設(shè)傳感器的靜態(tài)輸入/輸出的特性為y=f(x)，是非線性的，則可以通過查表法、線性插值法、二次拋物線折線法和計算機曲線擬合等。查表法雖然簡單，但需逐點測量輸入-輸出對應(yīng)數(shù)據(jù)；采用線性插值法時，劃分的段數(shù)越多，得到的結(jié)果就越精確，但計算所需時間就越長，即儀器穩(wěn)定時間就越長；二次拋物線折線法的計算就更加復雜。本實驗要求學生預(yù)先上網(wǎng)查閱有關(guān)線性化的資料，寫出本實驗數(shù)據(jù)的線性化過程。3.4.7實驗結(jié)果（請將P29的內(nèi)容、圖和表格填寫到實驗報告中）實驗時間：2013年月日（？日），下午：~表3-3鋁質(zhì)工件及鐵質(zhì)工件與電渦流位移探頭的位移/輸出電壓關(guān)系鋁質(zhì)工件與探頭的距離/mm11109876543210電流表讀數(shù)/mA鐵質(zhì)工件與探頭的距離/mm2220181614121086420電流表讀數(shù)/mA注：沒有任何工件靠近電渦流位移探頭時，必須先調(diào)滿度至20.0mA。然后使工件從遠到近逐漸靠近電渦流位移探頭。鋁質(zhì)工件從11mm開始測量；鐵質(zhì)工件從22mm開始測量。圖3-21鋁質(zhì)工件及鐵質(zhì)工件引起的電渦流位移傳感器的位移-輸出電流特性曲線注：①鋁質(zhì)工件的特性用實線“———”標注，從12mm開始測量；鐵質(zhì)工件的特性用虛線“-------”標注，從22mm開始測量。②測試條件：工件距離接近開關(guān)無窮遠時的讀數(shù)為20.00mA。根據(jù)圖3-21計算鋁質(zhì)工件的端基線性誤差為：根據(jù)圖3-21計算鐵質(zhì)工件的端基線性誤差為：表3-4鋁質(zhì)工件及鐵質(zhì)工件的線性誤差鋁質(zhì)工件的端基線性誤差%鐵質(zhì)工件的端基線性誤差%3.4.8回答問題（填寫到實驗報告中，以下同）（1）哪一種工件引起電渦流位移傳感器的輸出變化的靈敏度最高？答：________。（2）為什么電渦流位移傳感器對塑料工件沒有反應(yīng)？答：________________________________。（3）哪一種工件引起電渦流位移傳感器的輸出變化的線性誤差影響較大？答：________。（4）鐵質(zhì)工件對電渦流位移傳感器的影響因數(shù)中，出了電渦流效應(yīng)，還有________（磁性/磁滯/溫度）損耗作用。（5）根據(jù)本實驗的輸出電流的變化，再根據(jù)本教材第4章第3節(jié)的論述，說明本實驗是屬于調(diào)幅法還是調(diào)頻法？答：________法。為什么？答：________________________。（6）當額定輸出為4~20mA的傳感器的輸出為0mA時，可能的原因有：____________、____________和____________故障等。4mA的本底電流用于判斷__________，并供應(yīng)二線制儀表內(nèi)部集成電路的工作____________（電壓/電流）。（7）二線制儀表的紅色接線端接到__________，黑色接線端接到__________（+24V/OUT/GND）。3.5應(yīng)變傳感器稱重實驗及非線性和溫漂的研究3.5.1實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備及用品（填寫到實驗報告中，以下同）：通過對10個鋁質(zhì)工件的稱重實驗，了解模擬量的標定技術(shù)、非線性誤差的計算和處理技術(shù)；建立時漂和溫漂的概念，學習克服時漂和溫漂的方法。實驗設(shè)備及用品：電子稱、10個鋁質(zhì)工件。實驗用的電子秤外形如圖3-22所示。圖3-22電子秤上的被測工件及數(shù)碼顯示3.5.2實驗原理：電阻應(yīng)變傳感器主要由電阻應(yīng)變片及測量轉(zhuǎn)換橋路等組成。在本實驗電子秤中，選用4片350Ω金屬箔式應(yīng)變片，粘貼在懸臂梁的上、下表面。懸臂梁的自由端上方固定一個圓形有機玻璃托盤。將鋁質(zhì)工件逐一放置在托盤上，懸臂梁將向下彎曲，引起粘貼在懸臂梁上下表面的應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化。上表面的兩片應(yīng)變片阻值變大，下表面的阻值變小。4片應(yīng)變片接入橋路的A、B、C、D四端。其中的AB兩端已被接12V橋路激勵電源，CD端已被接到差動減法放大器，如圖3-17所示。圖3-23電子秤測量電路3.5.3測量電路的標定（調(diào)零和調(diào)滿度）調(diào)零：為了使得電橋在測量前的輸出電壓為零，應(yīng)合理選擇4個橋臂電阻，使：R1/R2=R4/R3，以達到電橋平衡（UCD=0）的目的。通常選擇R1=R2=R4=R3。如果橋路的4個應(yīng)變片的初始阻值不同，電橋就不平衡，因此必須設(shè)置調(diào)零電路。學生應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)電子秤面板下方的“調(diào)零電位器”RP1，可使電橋趨于平衡，UCD就被預(yù)調(diào)到零位，數(shù)顯表示值為0.0mV，這一過程稱為“調(diào)零”。學生通過實驗，可以建立起在工業(yè)中經(jīng)常涉及到的“調(diào)零”的概念。調(diào)滿度：在調(diào)零的基礎(chǔ)上，將10個鋁質(zhì)工件（每個10g）全部輕放到托盤上，調(diào)節(jié)圖3-23中的第二級放大器的反饋電位器RP2（在電子秤面板的上方），使毫伏表的讀數(shù)為+100mV。這一過程稱為調(diào)滿度。（圖3-22中，6個工件的總輸出應(yīng)為60.0mV）再取下10個鋁質(zhì)工件，檢查數(shù)顯表是否回到零位。如果示值不為零，可緩慢地重新調(diào)零。然后再重復一次調(diào)滿度。調(diào)滿度必須建立在調(diào)零的基礎(chǔ)上，否則整個測量沒有意義。通過這一實驗，讓學生建立起“調(diào)滿度”這一重要概念。在智能儀表中，調(diào)零和調(diào)滿度過程由單片機自動進行。3.5.4測量電路的零漂和靈敏度漂移“零漂”包括時間漂移和溫漂。在較短的時間內(nèi)，較難測得“溫漂”。本實驗讓學生通過測量“時漂”，來掌握克服零漂的方法。如果用電吹風來吹電子稱的懸臂梁，就可以觀察到很大的溫漂。包含零點的溫漂和靈敏度的溫漂。這個步驟必須在完成測量數(shù)據(jù)之后進行。否則，將需要等待較長的時間恢復到常溫。等待時間將長到不可容忍。1．時漂的測量取下托盤上的所有工件，仔細調(diào)節(jié)電子稱上部的“調(diào)零電位器”，使數(shù)碼顯示器顯示為零。加大放大倍數(shù)（順時針旋轉(zhuǎn)“調(diào)滿度電位器”）到最大值，觀察零位的變化，再次調(diào)節(jié)零位。靜待10min，記錄數(shù)碼管的示值漂移Uo10min到表3-4中，這就是10min時漂的毫伏數(shù)?？梢岳眠@10min的等待時間，去研究實驗指導書吧！2．靈敏度漂移的測量重新調(diào)零，將10個鋁質(zhì)工件全部均勻地擺放在托盤上，調(diào)節(jié)“滿度電位器”，使UoF顯示100mV，計算靈敏度：K0=Uof/F=100mV/（10×10g）=1mV/g靜待10分鐘（可以去做其他實驗），再記錄10分鐘時的漂移值U′o-10min的mV數(shù)。然后移開10個被稱物體，記錄第二次“零漂”的“本底”數(shù)值U′o0-10min，真正的靈敏度漂移要扣除這個零漂，即：Uo，10min=U′o-10min-U′o0-10min，然后才可以計算沒有零漂時的靈敏度Kt，即Kt=Uo-10min/100g。3.計算“靈敏度漂移”的百分數(shù)：γK=100%×（Kt-K0）/K0是不是有點復雜啦？要學習測量，就是有點累!請您注意公式中每一個變量的下標。取下所有工