自动检测技术实验指导

1 自动检测技术实验指导书自动检测技术实验指导书 一 一 热电偶动态特性的测定及校正热电偶动态特性的测定及校正 1 实验目的 1 1 学习用实验方法测定热电偶的动态特性并确定热电偶的时间常数 1 2 了解热电偶特性对动态测温的影响 1 3 掌握提高热电偶动态测温精度的方法 2 实验内容 2 1 用管式电炉控温系统和函数记录仪测取镍铬 镍硅热点偶 分度号 K 的特性 2 2 确定所测定热电偶的时间常数 2 3 将热电偶与模拟校正装置串接 根据所测热电偶的时间常数适当选定校正装置的参数 测定该测温 系统的动态特性 3 原理 从理论分析和实验得知 热电偶具有一阶非周期环节特性其传递函数为 1 1 1 TS SW 其中 T 为热电偶的时间常数 取决于热电偶的材料 结构 测温介质 性质及工况 由自控原理可知 要提高热电偶的动态精度 应提高其反应速度 采用串联超前校正装置 令超前校正 装置的传递函数为 2 1 1 S K T TS SH 其中 K 为校正环节放大倍数 串接校正装置后整个测温系统的传递函数为 3 1 1 1 1 ST S K T SHSWSG 与未经校正的热电偶测温系统相比 校正后的时间常数 T 比 T 缩小了 K 倍 4 超前校正装置的实现 模拟校正装置线路如图 1 所示 图 1 校正电路 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S K T S K T ST ST SHSW 热电偶时间常数 441 CRT 放大器放大倍数 系统时间常数 1 3 1 R R K K T1 5 实验设备 5 1 管式电炉 5 2 镍铬 镍硅热点偶 分度号 K 两支 5 3 温度变送器 4 20mA 输出 5 4 自制模拟校正装置 5 5 函数记录仪一台 6 实验步骤 6 1 测试热电偶的时间常数 1 按图 2 连接测温系统各环节 图 2 测温系统 2 热电偶 1 温度调节器 将管式电炉炉温控制在 300 3 调整函数记录仪 选择适当量程和走纸速度并做好记录 4 经老师检查无误后开启所有仪器的电源开关 5 炉温达到 300 左右时 首先开启记录仪 然后迅速地将待测热电偶插入炉中 从记录仪得到一 条飞升曲线如图 3 图 3 时间常数获取 6 待记录仪记录完毕 稳态 后 取出热电偶自然冷却到室温 管式电炉热电偶 2 温度变 送器 X Y 函数 记录仪 温度调 节环节 热电偶 1 3 7 重复 5 6 步骤得出三条飞升曲线 8 求取热电偶时间常数的平均值 次 y 0 632y T 秒 1 2 3 6 2 热电偶动态校正 1 将模拟校正装置串联到系统中如图 4 所示 图 4 加入校正后的测温系统 2 设定 R3 20K 30K 50K 改变放大倍数 重复步骤 1 中 5 6 得出三条不同 R3值的三条飞升曲线 图 5 不同 K 值热电偶响应曲线 3 求取校正后的时间常数 4 比较校正前 后所得结果 作出分析 6 3 思考题 1 在不同温度下测取热电偶的动态特性曲线 求得的时间常数是否一样 为什么 2 测取热电偶的时间常数时 不进行冷端补偿会有什么影响 为什么 7 实验要求 实验前预习实验指导书 实验后写实验报告并回答思考题 7 1 简述实验目的 内容 设备 7 2 简述实验原理线路及步骤 7 3 实验数据处理并分析 7 4 回答思考题 管式电炉热电偶 2 温度变 送器 校正校正 装置装置 X Y 函数 记录仪 温度调 节器 热电偶 1 4 二 金属管浮子流量计性能测试和检定实验二 金属管浮子流量计性能测试和检定实验 本实验在静态称重法 标准表法实验装置上完成对金属管浮子流量计的性能测试和检定工 作 需要结合运用所学流体力学 检测技术 误差理论 数据处理等方面的知识 提高实验者 理论联系实际和实际动手的能力 1 实验目的 1 1 熟悉静态称重法 标准表法流量实验装置 1 2 熟悉金属管浮子流量计的工作原理 1 3 会使用标准表法对金属管浮子流量计进行性能测试和检定 1 4 掌握三次曲线拟合的原理及在浮子流量计非线性特性处理上的应用 1 5 会进行误差计算 1 6 会利用流体力学原理指导实验 2 实验所用设备 称重法 标准表法流量实验装置 称重法 标准表法流量实验装置是最常用的液体流量实验装置 常用于流量仪表的科学研究和产品 出厂检定 流量实验室备有实验介质为水 柴油的称重法 标准表法实验装置 本实验在水流量实验装 置上进行 实验系统示意图如下 图 1 系统示意图 高位水塔起稳定水头作用 使整个试验过程中流量稳定 标准表和被检表串联在实验管路中 根据流体 流动连续性原理 在定常流动下 它们流过的流量是相等的 用标准砝码调校电子秤可使其精度比标准表精 度高出三倍 用称重法检定标准表 然后再用标准表检定被校表 用称重法检定仪表朔源性好 但工作效率 低 故平时实验一般用标准表进行 并定期对标准表进行检定 本实验也使用标准表法进行 但要求实验者 熟悉称重法实验过程 实验装置结构图如下 高 位 水 塔标准表被检表电子称 计算机 5 1 过滤罐 2 标准表组 3 球阀组 4 平衡罐 5 进水总阀 6 排污阀 7 被检表 J 8 水平卡表器 9 电子秤 10 放水阀 11 称量罐 12 换向器材 13 喷嘴 14 竖直卡表器 15 浮子流量计 16 上下支撑板 17 调节阀组 图 2 标准表法 称重法液体流量标准装置 工作过程 首先用水泵将水池中的水打入水塔 在整个实验过程中使水塔处于溢流状态 以保证系统的压头不变 待水流稳定后 打开截止阀 水通过标准表 上游直管段 被检流量计 下游直管段 夹表器 调节阀 换 向器 流出实验管路 3 实验原理 对金属管浮子流量计 其浮子位置高度是由角位移传感器检测的 其输出电压 V0与流量 Q 相关 要求在各流量点下正反行程各进行三次实验 将其平均值作为输出电压 V0 用实验数据拟合出 Q V0 的关系式 再次进行流量检定实验 以验证拟合公式的拟合精度 4 实验内容与步骤 4 1 金属管浮子流量计性能测试 按下表要求调节阀门达到所要求的流量值 Q 读取转角传感器输出电压值 V 记录正反行程各三次 计算电压平均值 V0 注意 各台金属管浮子流量计的满度不同 以下流量点可能不同 请向实验指导老师咨询 6 浮子流量计输出电压 V v 流量点 m3 h 正行程 1 反行程 1 正行程 1 反行程 1 正行程 1反行程 1 电压平均 值 V0 0 2Qmax 0 4Qma 0 6Qma 0 7Qma 0 8Qma 0 9Qma 1 0Qma 4 2 拟合曲线 Q V0 实验用到的 Visual basic软件中已做好拟合程序 要求理解拟合曲线的基本原理 4 3 金属管浮子流量计的检定 注 1 流量单位为 m3 h 2 浮子流量由 Q V0曲线计算得出 这一