综合实验报告

湖南科技大学测控技术与仪器专业湖南科技大学测控技术与仪器专业 专业综合实验报告专业综合实验报告 班班 级级 0909 测控三班测控三班 姓姓 名名 学学 号号 指导老师指导老师 付国红付国红 王启明王启明 成成 绩绩 湖南科技大学机电工程学院 二 一三 年 一 月 五 日 1 目目 录录 1 液压泵站综合控制实验 3 一 实验目的 3 二 实验内容 3 2 液压实验台 PLC 控制实验 4 一 实验目的 4 二 实验内容 4 三 物探仪器综合设计 地震超前探测仪 5 一 实验目的 5 二 实验内容 5 四 物探仪器综合设计 电法勘探仪器 6 一 实验目的 6 二 实验内容 6 五 实验心得 7 2 一 液压泵站综合控制实验一 液压泵站综合控制实验 一 实验目的 一 实验目的 了解液压控制的装置 熟悉 PLC 编程 并且了解 PLC 控制在工业领域的发展 理解液压装置的原理并且用于实践生活中去 2 实验内容实验内容 此实验是液压的测量实验用 PLC 处理器控制来实现 液压 PLC 综合控制实验室 是我公司根据高校机电一体化对气 电 液控制的教学大纲要求 在我公司专利产品 YY 18透明液压传动演示系统的基础上 综合了我公司气动 PLC 与液压 PLC 控制实验 设备的优点 采用了开放型综合实验台结构 广泛征求专家教授与老师的意见 经不 断创新改进研制而成的 是目前集气动控制技术 液压传动控制技术以及 PLC 可编程 序控制器控制技术于一体的理想的综合性实验设备 实验时 它们可以相互辅成 交 叉控制 可以让学生直观 感性地对比 了解气 电 液各自具有的特点 特色 及 优缺点等 信号采集电路原理设计 1 前置放大电路要求有阻抗匹配设计 前置放大器采用集成运放 OP07 采用电压负反馈设计 增益为10 50两档手动设计 2 主放大器采用级联组合程控放大 增益动态范围为10至1500倍之内 增益程档位要求有30至40梯度之内 具体每档增益值不做具体要求 但要求梯度增益呈线性 3 主放大器末端输出值 Up p 设计为5v 如有溢出则在设计说明中明 4 调理电路中要有工频滤波器设计 液压实验元件均为透明有机材料制成 透明直观 便于了解掌握几十种常用液压 元件的结构 性能及用途 掌握几十种基本实验回路的工作过程及原理 实验时 组 装实验回路快捷 方便 同时 配备独立的继电器控制单元进行电气控制 简单实用 通过与 PLC 比较 可以加深对 PLC 可编程序控制器的了解及掌握 本实验系统采用专用独立液压实验泵站 配直流电机无级调速系统 而且电机速 度控制系统内部具有安全限速功能 可以对输出的最高速度进行限制 同时配有数字 式高精度转速表 实时测量泵电机组的转速 并且配有油路压力调定功能 可以调定 输出压力油的安全工作压力 泵站配有多路压力油输出及回油 可同时对多路液压回 3 路进行供油回油 并采用闭锁式快速接头 以利于快速接通或封闭油路 实现油箱 油泵 直流电机 直流电源及控制系统 转速测控一体化设计 利用此套实验设备既可分别独立地进行液压控制相应的基本回路及其应用实验 以及 PLC 编程及控制实验 同时 也可综合地进行相互配合的实验 如实现气 电控 制 气 液控制 电 液控制 以及气 电 液综合控制等 二 液压实验台二 液压实验台 PLC 控制实验控制实验 一 实验目的 一 实验目的 由于传统液压实验台采用继电器等元件作为控制系统的控制元件 存在可靠性 灵 活性差等缺点 利用PLC对其进行改造 不但扩大了液压实验台的功能范围 提高了控制 系统的柔性 可以学生在机电液综合控制等方面的综合能力 还可以实现与计算机联网 实现实验数据处理的自动化 二 实验内容 二 实验内容 液压传动相对机械传动来说是一门新技术 随着流体力学 自动控制 计算机技术 的不断发展 液压传动技术也发展成为包括传动 控制 检测等技术在内的综合性的机 电液一体化技术 在工业生产 设备控制等各个方面得到了广泛的应用 在传统的液压 系统的控制中通常由继电器等构成 但随着计算机技术 电力电子技术等的发展 计算 机及电子电力控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用 以计算机技术为核心的 PLC 技术自然在液压传动的控制中也得到了越来越多的应用 根据液压实验台的控制系统可知 在该液压实验台中 操作人员发出的指令信号 按 钮信号 行程开关的反馈信号 时间继电器的定时信号是控制系统的输入信号 而控 制系统的输出信号则是控制实验台中各电磁阀的电磁铁信号 从而控制液压系统的液压 油流向 达到控制系统的控制目的 根据选定的 PLC 对各输入输出接口进行分配 以开关量作为输入输出的信号与 PLC 的开关量输入输出端口直接相联 对于回路的压力 温度 流量的测量和控制 则通过 压力 流量 温度传感器转变为电压量后通过扩展的模拟量输入端口输入 PLC 一方面 可以通过 RS232接口向上位计算机传输 通过相应软件进行分析处理 也可以直接通过 PLC 中的程序分析判断而向模拟量输出端口输出控制信号形成闭环控制 利用可编程序 控制器作为液压实验台的控制核心 PLC控制液压实验台功能的实现以PLC为控制核心的液压实验台 可以作为液压元件 性能试验和液压回路试验的平台 在硬件关系不变的情况下 根据控制功能的逻辑要求 在计算机上编制相应控制程序传送到PLC中 就可以实现不同的实验项目的控制要求 下面以调速回路为例 说明PLC在液压系统实验中控制程序的编制 具有可靠性高 抗干扰能力强 灵活性好 编程方便等特点 从而在工业控制领域得 4 到了广泛的应用 随着可编程控制器的技术的发展 将其代替顺序控制器作为液压实验 台控制系统的核心 不但能满足日益复杂的液压实验系统的控制要求 而且作为开发新 的实验系统提供较大的柔性空间 作为教学的液压实验系统更能充分发挥学生的主观能 动性 满足开展创新性实验的需要 3 物探仪器综合设计 物探仪器综合设计 地震超前探测仪 地震超前探测仪 1 实验目的实验目的 理解物探仪器的工作原理 并且了解其应用价值 知道器用于地震超前测量的用 处 了解新型科技用于生活以及工业领域 知道地震测量原理 以及物探测量用于其 他领域 比如航空领域 二 实验内容 二 实验内容 1 地震波勘探的基本原理 地震波勘探是由震源激发的地震波在向下或向前传播时 遇到不同的波阻抗界面 时 在界面处会发生反射 透射 折射 等现象 这些在不同波阻抗界面发生反射 透射 折射 的地震波可被排列于震源附近的检波器所接收 从而形成可用于地震解 释的原始数据 2 弹性介质和理论基础 某物体在外力作用下产生形变 当外力去掉之后 物体能迅速恢复到受力前的形 态和大小 物体这种特性称为弹性 该介质称之为弹性介质 自然界大部分物质都可 以在一定的外力作用下呈现出弹性的性质 在弹性理论的研究中 根据介质的不同特征可分为各向同性和各向异性两类 所 有弹性性质和空间方向无关的称之为各向同性介质 反之则为各向异性介质 在矿井 地震波勘探中 人工地震震源是在很短的时间内激发的脉冲式地震波 激发的能量对 于探测前方的岩层和接收点处介质所产生的作用力较小 因此可以将它们看作弹性介 质 并可以用弹性理论来研究地震波的传播问题 研究表明 大部分岩 煤的机制在 地震勘探中都可以看作式各向同性介质 从而可以利用一些基本弹性理论来进行地震 波研究 在矿井地震波勘探中主要是研究人工激发的地震波在岩 煤介质中的传播规律 以探测前方地质构造和岩层的分布等 研究的理论中 通常把岩 煤介质看作各向同 性的弹性介质 把地震波看作弹性波 即将不完全符合真实情况的问题简单化 在矿井地震波勘探中主要是研究人工激发的地震波在岩 煤介质中的传播规律 以 探测前方地质构造和岩层的分布等 研究的理论中 通常把岩 煤介质看作各向同性 的弹性介质 把地震波看作弹性波 即将不完全符合真实情况的问题简单化 5 所以常用的矿井地震波探测方法是使用的仪器为矿井地质探测仪 KDZ1114 6A30 该仪器属于便携式多功能智能矿井资质探测仪 在功能设计上 集成了目前在矿井地 震勘探中常用的八种勘探方法 可以进行各种类型的浅层地质构造勘探 本文使用的 方法为反射共偏移和单点探测 4 物探仪器综合设计 物探仪器综合设计 电法勘探仪器 电法勘探仪器 1 实验目的实验目的 通过本实验学习 从实验与电路设计的角度出发 进一步了解激电法物探仪器系 统的基本工作原理 掌握地球物理信息的采集方法和模拟信号调理电路工作原理 通 过模拟信号调理电路的设计 掌握地球物理信息采集观测仪器仪表的研制的基本技能 2 实验内容实验内容 它的优点是观测速度快 工作效率高 探测深度 600 800 米 轻便灵活 供电电流仅 为时间域激电的 1 10 1 20 受电流变化影响小 不需稳流 抗工业干扰能力强 自 动消除电磁耦合效应 为判别激电异常源提供信息 经专家鉴定在频率域激电领域已 达到国际领先水平 彩色大屏幕液晶显示 全中文界面 实时显示测量曲线 广泛应用于金属与非金属矿产的资源勘探 及寻找地下水及工程地质等方面 既可进 行地面所有装置的激电测量 电阻率测量 也可进行井中的连续激电测井和井中激电 测量 井中测量 可达 3000 米的洞底 地面测量 固定或移动回线 电测深或剖面 探析 地下测量 石英钟定时 扁平洞侧推杆 小型到大型系统 适用于所有地震勘探 野外工作主要分为现场踏勘 野外施工设计 试验及正式生产阶段 野外工作中的关 键是地震勘探采集系统和工作方法 它决定着能否获得高信噪比 高分辨率 高保真 度的原始资料 根据地震勘探所要解决的地质任务 野外分为二维地震勘探和三维地 震勘探 三维地震勘探多用于地质条件复杂 构造幅度小 二维勘探无法解决的地区 相比之下三维勘探的工作量比二维勘探大得多 无论是设备还是人员的配备都大大超 过二维勘探 相应于二维勘探组成二维地震队 相应于三维勘探组成三维的地震队 电法仪器是DDJ 4A型多功能电测仪 该仪器集24位A D ARM等当今最新电子技术 研制的新一代数字直流电法仪器 仪器的体积和重量显著缩小 主要技术指标及性能 相当于当前国外同类仪器 在各种野外复杂环境下能更好地工作 广泛应用于金属与 非金属矿产资源勘探 能源勘探 工程地质勘探 环境地质勘探 水文地质勘探 还 能用于地热勘探等方面 仪器特点有整机体积小 功耗低 采用24 位AD 转换器及信 号增强技术和数字滤波 抗干扰能力强 测量精度高 自动进行自然电位 漂移及电 极极化补偿 不测量时 通道入口短路 防止长时间开路 供彩色大屏幕显示 汉字 对话 不但能一次显示所有的测量参数 而且可显示观测曲线 使得测量结果直观明 6 了 多参数测量 可测量并存储自然电位 一次电位和电流 视电阻率 视极化率 半衰时 衰减度 偏离度和综合参数等 具有掉电数据不丢功能 能存储1MB 数据并 长期保存 用单片ARM 进行控制与数据处理 除RS232 接口 网口与计算机通讯传输 数据外 增加了USB 接口可以用U盘拷贝数据文件 极距常数表 对所有装置 可预 先存储多组不同极距常数 从而避免相同 五 实验心得五 实验心得 经过数字处理后的水平叠加时间剖面尽管能直观反映地下地质构造特征 但它毕 竟不是地质剖面 为了给地质人员提供地质剖面或构造图以及岩性方面等地质信息 必须对地震时间剖面进行地质解释 也就是将地球物理信息转换为地质信息 因此 地震资料解释是地震勘探工作的最后一个环节 是出成果的阶段 地震资料解释是综 合运用地质 钻探 测井及其它地球物理资料 根据地震波动力学和运动学特点进行 分析对比 最后提交各种构造或岩性的地质图件 通过在该矿的现场探测可以看出在巷道前方地质复杂的条件下通过有效的探测方 式多种探测方式 多次探测验证可以有效的指导煤矿采掘及其他方面的安全生产 应 该说 煤矿在日常生产过程中 存在较多影响矿井安全的地质构造及异常问题 完全 依靠地质技术人员的经验 防范地质灾害的发生 其工作量和责任都十分重大 利用 有效的辅助手段 既可减轻技术人员的工作压力 又可增加地质预测的准确率 取得 较好的应用效果 通过利用 PLC