《電氣測試技術(shù)第5版》-李學(xué)聰(實(shí)驗(yàn)指導(dǎo))

PAGEPAGE1《電氣測試技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書二０一七年二月

目錄實(shí)驗(yàn)一熱電偶測溫及校驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)二交流信號激勵(lì)的稱重傳感器實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)三光纖位移傳感器的測量 5實(shí)驗(yàn)四霍爾式傳感器——直流/交流激勵(lì)特性 7電氣測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄簽名表 12

實(shí)驗(yàn)一熱電偶測溫及校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；2.掌握熱電偶校驗(yàn)的基本方法；3.學(xué)習(xí)如何定期檢驗(yàn)熱電偶誤差，判斷是否及格。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理;通過對K型熱電偶的測溫和校驗(yàn)，了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；掌握熱電偶的校驗(yàn)的基本方法；學(xué)習(xí)如何定期檢驗(yàn)熱電偶誤差，判斷是否合格。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1.CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(下稱主機(jī))1臺2.溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K1塊3.熱電偶鎳鉻―鎳硅熱電偶(K，作被校熱電偶)1支鎳鉻―錳白銅熱電偶(E，作控溫及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶)1支4.位數(shù)字萬用表1只實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試1.觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理。 =1\*GB3①拿起熱電偶并握緊黑柄，然后旋開熱電偶的金屬保護(hù)套，緩慢抽出，觀察熱電偶的外形。觀察完后，將其旋緊并注意不可以讓熱電偶和金屬保護(hù)套接觸。 =2\*GB3②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(shí)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。2.儀器連線（如圖1所示）=1\*GB3①首先將綜合實(shí)驗(yàn)臺的電源開關(guān)置“關(guān)”，然后將電源插頭（實(shí)驗(yàn)桌前面）和加熱爐電源插座插入綜合實(shí)驗(yàn)臺面板上的“220V加熱電源出”處；=2\*GB3②將熱電偶工作端插進(jìn)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的加熱爐爐膛內(nèi)，E和K分度熱電偶的冷端按極性（注意區(qū)分“+”和“—”）分別接在“溫控”和“測試”端。3.開啟電源將綜合實(shí)驗(yàn)臺和加熱爐的電源開關(guān)打“開”。4.設(shè)定溫度和測量數(shù)據(jù)將功能開關(guān)置“設(shè)定”，調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定溫度為50℃，然后將開關(guān)撥至“測量”位置；當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，等待3―5分鐘爐溫恒定后，分別測量“溫控”和“測試”的電壓（開關(guān)保持在“溫控”狀態(tài)），交互測量四次，把輸出的熱電勢記錄于表2中。5.繼續(xù)將爐溫提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，將熱電偶輸出的熱電勢記錄于表2。圖1熱電偶測溫及校驗(yàn)連接圖數(shù)據(jù)處理:1.熱電偶冷端溫度修正:由于熱電偶冷端溫度不為0℃，則需對所測的熱電勢按下式進(jìn)行修正:E(T，T0)=E(T，t1)+E(T1，T0)(1)實(shí)際電動(dòng)勢=測量所得電勢+溫度修正電勢溫度修正電勢即當(dāng)天當(dāng)時(shí)的環(huán)境室溫，查熱電偶分度表所得(不同的熱電偶補(bǔ)償不同)。2.測量誤差計(jì)算:根據(jù)國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)表1判斷熱電偶是否合格.表1熱電偶溫度允許誤差表熱電偶名稱分度號溫度范圍允許偏差鎳鉻—鎳硅K0～400℃±3％鎳鉻－錳白銅E≤300℃±3％實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.簡要說明實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚?.整理測試的校驗(yàn)數(shù)據(jù)表，計(jì)算分析被校熱電偶是否合格？3.按照本指導(dǎo)書附錄中對實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求以及附錄給出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。表2熱電偶熱電勢校驗(yàn)數(shù)據(jù)熱電偶被測量溫度50℃70℃90℃110℃130℃150℃標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實(shí)際電勢(mv)分度表溫度(℃)被校熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實(shí)際電勢(mv)分度表溫度(℃)兩偶溫度誤差(℃)兩偶誤差(Δδ%)思考題1.分析產(chǎn)生校驗(yàn)誤差的各種因素，思考如何處理可以減小誤差？2.將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值真實(shí)與否？為什么？實(shí)驗(yàn)二交流信號激勵(lì)的稱重傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證商用稱重傳感器使用交流激勵(lì)電壓，可提高傳感器的抗干擾和穩(wěn)定性的作用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求驗(yàn)證稱重傳感器，使用交流激勵(lì)電壓，可提高傳感器的抗干擾和穩(wěn)定性的作用。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1．CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(下稱主機(jī))1臺2．應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K1塊3．實(shí)驗(yàn)?zāi)K公共電路1塊4．示波器1臺5．音頻信號源(在主機(jī)上)1臺6．?dāng)?shù)字電壓表(在主機(jī)上)1只7．砝碼20克/個(gè)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試1．按下圖2連接好實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。圖2交流信號激勵(lì)的稱重傳感器實(shí)驗(yàn)線路2．開啟主機(jī)電源，音頻信號源幅值與頻率置中心位置，調(diào)節(jié)電橋WD和WA使系統(tǒng)輸出為零。3．用手壓稱重傳感器的自由端至最低，調(diào)節(jié)移相旋鈕，使相敏檢波器=3\*GB3③端波形成為首尾相接的全波整流波形；然后松手，再細(xì)調(diào)電橋的WD和WA使系統(tǒng)輸出為零，4．依次把砝碼放在稱重平臺，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于下表表3交流稱重傳感器荷重測量數(shù)據(jù)W(克)20406080100120140160180200加載V(mv)卸載V(mv)5．取走砝碼，放上未知在物品，根據(jù)V-W曲線估計(jì)物品的重量。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．繪出實(shí)驗(yàn)簡圖；2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出V-W曲線；3．按照本指導(dǎo)書附錄中對實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求以及附錄給出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。思考題1．與直流激勵(lì)的稱重傳感器比較，說明交流激勵(lì)稱重傳感器的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)三光纖位移傳感器的測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，2．掌握光纖位移傳感器的輸入——輸出特性。實(shí)驗(yàn)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術(shù)。通過光纖位移傳感器來測量位移，掌握這種傳感器的特性。本光纖傳感器為反射式，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一端作為光源發(fā)射，近紅外二極管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，反射光的強(qiáng)弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過對光強(qiáng)的檢測就可得知位置量的變化。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1.CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(下稱主機(jī))1臺2.光纖轉(zhuǎn)換器1個(gè)3.光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K1塊4.示波器1臺5.螺旋測微儀1把6.反射鏡片1片實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試1.連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線及光纖變換器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直對準(zhǔn)反射片中央(鍍鉻圓鐵片)，螺旋測微儀裝上支架，以帶動(dòng)反射鏡片位移。光電變換器V0UT端接入主機(jī)電壓表的“數(shù)據(jù)采集入”。2.開啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)“光纖變換增益”到中間位置，避免過強(qiáng)的背景光照射；旋動(dòng)測微儀使探頭緊貼反射鏡片(切莫旋得過緊，損壞器件)，此時(shí)V0UT輸出較?。ㄒ话阈∮?.2V即可），然后旋動(dòng)測微儀，使反射鏡片離開探頭，每隔0.5mm記錄一數(shù)值于下表；若下降趨勢不明顯，可以增加測量點(diǎn)。表4光纖傳感器位移測量數(shù)據(jù)X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.繪出實(shí)驗(yàn)接線圖，并簡述光纖傳感器測量位移的工作原理。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出V-X曲線，分析線性較好的范圍。3.按照本指導(dǎo)書附錄中對實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求以及附錄給出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。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？圖3反射式光纖位移傳感器原理及接線實(shí)驗(yàn)四霍爾式傳感器——直流/交流激勵(lì)特性一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海保私饣魻柺絺鞲衅鞯脑砼c特性。2．了解和掌握交流信號激勵(lì)的霍爾傳感器測試系統(tǒng)的一般形式。二．實(shí)驗(yàn)原理：霍爾傳感器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當(dāng)霍爾元件通過恒定電流時(shí)，霍爾元件在梯度磁場中左、右移動(dòng)時(shí)，輸出的霍爾電勢Ｖ取決于其在磁場中的位移量Ｘ，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。三．實(shí)驗(yàn)所需部件：霍爾式傳感器、直流穩(wěn)壓電源（2V）、音頻信號源、霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、公共電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)字萬用表、螺旋測微儀、示波器四．實(shí)驗(yàn)步驟：圖4直流激勵(lì)特性接線圖１．安裝好實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的梯度磁場及霍爾傳感器和螺旋測微儀，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源，確認(rèn)霍爾元件直流激勵(lì)電壓為＋2V，實(shí)驗(yàn)接線按圖4所示，差動(dòng)放大器增益適中。２．用螺旋測微儀調(diào)節(jié)精密位移裝置使霍爾元件置于梯度磁場中間，并調(diào)節(jié)電橋“WD”電位器，使系統(tǒng)輸出為零。３．從中點(diǎn)開始，調(diào)節(jié)螺旋測微儀，前后移動(dòng)霍爾元件各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值，并記入下表5。４．作出V-X曲線，求得靈敏度和線性工作范圍。如出現(xiàn)非線性情況，請查找原因。位移(mm)電壓(V)表5直流激勵(lì)特性測量數(shù)據(jù)圖5交流激勵(lì)特性接線圖5．連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源線，按圖5接好實(shí)驗(yàn)電路，差動(dòng)放大器增益適當(dāng)，音頻信號輸出從180°端口（電壓輸出）引出，幅度Vp-p≤4V。6．開啟主機(jī)電源，按實(shí)驗(yàn)七交流全橋的調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)移相器及電橋，使霍爾元件位于磁場中間時(shí)系統(tǒng)輸出電壓為零。7．調(diào)節(jié)測微儀，帶動(dòng)霍爾元件在磁場中前后各位移3.5mm，記錄電壓讀數(shù)并記入下表6。表6交流激勵(lì)特性測量數(shù)據(jù)位移(mm)電壓(V)8．作出V-X曲線，求出靈敏度，并與直流激勵(lì)測試系統(tǒng)進(jìn)行比較。注意事項(xiàng)：１．直流激勵(lì)電壓只能是2V，不能過高否則銻化銦霍爾元件會燒壞。２．霍爾傳感器的兩個(gè)紅色插頭一個(gè)接+2V和一個(gè)接地，兩個(gè)黃色插頭分別接Vo1和Vo2。3．交流激勵(lì)信號不能從0°或LV端口輸出。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.整理比較直流激勵(lì)測試系統(tǒng)和交流激勵(lì)測試系統(tǒng)測試的測量數(shù)據(jù)，計(jì)算出它們的靈敏度？2.按照本指導(dǎo)書附錄中對實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求以及附錄給出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱電氣測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)生學(xué)院xxxx學(xué)院專業(yè)班級2015級電氣（x）班學(xué)號xxx學(xué)生姓名xxx實(shí)驗(yàn)組別第（xx）組同組學(xué)生xxx、xxx課程教師xxx2017年5月xx日實(shí)驗(yàn)一熱電偶測溫及校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理熱電偶被測量溫度50℃70℃90℃110℃130℃150℃標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實(shí)際電勢(mv)分度表溫度(℃)被校熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實(shí)際電勢(mv)分度表溫度(℃)兩偶溫度誤差(℃)兩偶誤差(Δδ%)結(jié)論思考題1.分析產(chǎn)生校驗(yàn)誤差的各種因素，思考如何處理可以減小誤差？2.將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值真實(shí)與否？為什么？實(shí)驗(yàn)二交流信號激勵(lì)的稱重傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理W(克)20406080100120140160180200加載V(mv)卸載V(mv)結(jié)論思考題1．與直流激勵(lì)的稱重傳感器比較，說明交流激勵(lì)稱重傳感器的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)三光纖位移傳感器的測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）結(jié)論思考題與為什么要分析線性較好的范圍？答：光纖通信與測量的原理一樣嗎？答：實(shí)驗(yàn)四霍爾式傳感器——直流/交流激勵(lì)特性一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求:二．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理位移(mm)電壓(V)表5直流激勵(lì)特性測量數(shù)據(jù)表6交流激勵(lì)特性測量數(shù)據(jù)位移(mm)電壓(V)電氣測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄簽名表班級電氣15（）班姓名完成時(shí)