(201春版)《现代检测技术》实验指导书2011-5-19

1、现代检测技术实验指导书 李学聪 冯燕编广东工业大学 自动化学院二一年四月目 录实验一 热电偶测温及标定（综合）2实验二 温度变送器的调校4实验三 交流信号激励的称重传感器实验7实验四 光纤位移传感器的测量8实验五 光纤传感器测速实验9附录 实验报告（范本）11实验一实验项目名称：热电偶测温及校验实验项目性质：综合实验所属课程名称：检测技术与仪表实验计划学时：2学时一、 实验目的1.了解热电偶的结构及测温工作原理；2.掌握热电偶校验的基本方法；3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。二、 实验内容和要求观察热电偶，了解温控电加热器工作原理; 通过对K型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及

2、测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。三、 实验主要仪器设备和材料1. CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2. 温度传感器实验模块 1块3. 热电偶 镍铬 镍硅热电偶(K，作被校热电偶) 1支 镍铬 锰白铜热电偶(E，作控温及标准热电偶) 1支4. 位数字万用表 1只四、 实验方法、步骤及结果测试 1.观察热电偶，了解温控电加热器工作原理。拿起热电偶并握紧黑柄，然后旋开热电偶的金属保护套，缓慢抽出，观察热电偶的外形。观察完后，将其旋紧并注意不可以让热电偶和金属保护套接触。温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式

3、为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。2.仪器连线（如图1所示） 首先将综合实验台的电源开关置“关”， 然后将电源插头（实验桌前面）和加热炉电源插座插入综合实验台面板上的“220V加热电源出”处； 将热电偶工作端插进温度传感器实验模块上的加热炉炉膛内， E和K分度热电偶的冷端按极性（注意区分“+”和“”）分别接在“温控”和“测试”端。3.开启电源 将综合实验台和加热炉的电源开关打“开”。4.设定温度和测量数据将功能开关置“设定”，调节旋钮设定温度为50， 然后将开关拨至“测量”位置；当炉温达到设定值时， 等待35分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关

4、保持在“温控”状态），交互测量四次，把输出的热电势记录于表2中。5. 继续将炉温提高到70、90、110、130和150，将热电偶输出的热电势记录于表2。 图1 热电偶测温及校验连接图数据处理:1. 热电偶冷端温度修正:由于热电偶冷端温度不为0， 则需对所测的热电势按下式进行修正:E(T，T0)=E(T，t1)+E(T1，T0) (1)实际电动势 = 测量所得电势 + 温度修正电势温度修正电势即当天当时的环境室温， 查热电偶分度表所得(不同的热电偶补偿不同)。2. 测量误差计算:根据国家颁布的标准，根据表1判断热电偶是否合格.表1 热电偶温度允许误差表热电偶名称分度号温度范围允许偏差镍铬镍硅K

5、04003镍铬锰白铜E3003表2 热电偶热电势校验数据热电偶被 测 量 温 度507090110130150标准热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度 ()被校热电偶热电势(mv)1234平均电势(mv)修正电势(mv)实际电势(mv)分度表温度 ()两偶温度误差()两偶误差(%)五、 实验报告要求1. 画出热电偶测温和校验实验的装置图；简要说明实验目的和原理；2. 整理测试的校验数据表，计算分析被校热电偶是否合格？3. 按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。六、 思考题1. 分析产生校验误差的各种因素，思考

6、如何处理可以减小误差？2. 将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值真实与否？为什么？实验二 实验项目名称：温度变送器的调校实验项目性质：普通实验所属课程名称：检测技术与仪表实验计划学时：1学时一、 实验目的1了解DDZ型温度变送器的结构及工作原理；2掌握调校温度变送器的方法。二、 实验内容和要求WF200系列温度变送器是小型集成电路温度变送器，是DDZ型仪表（电动单元组合仪表）。它是由信号输入电路和低电平自激调制放大器等部件组成，与K热电偶配合使用，把温度或温差参数转换为420mA统一信号，其输出电流与输入电压成线性关系，精度与量程有关。三、 实验主要仪器设备和材料1WF200系列温度

7、变送器 （K；0.5%） 一个2高精度直流稳压电源（可调） 一台3直流电位差计（UJ36a型 0.1级） 一台40.1级电阻箱 一个5数字电压表 一只6连接导线 若干四、 实验方法、步骤及结果测试图2 温度变送器框图1按图3接好电路，检查无误后上电；2调节稳压电源的输出电压24伏3从直流电位差计输入0毫伏，数字电压表输出应为1V；否则调节输入电位器(两箭头指向内)，使之符合1V；4从直流电位差计输入45.108毫伏，数字电压表输出应为5V；否则调节反馈电位器(两箭头指向外)，使之符合5V；5重复3和4步骤23次，使之符合要求；6查表获得110、330、550、770、990、1100输入信号值

8、，或按公式 U=U2-U1 计算输入10%、30%、50%、70%、90%、100信号值，检查各点精度，应符合0.5，否则作报废处理。公式 U=（U2-U1 ） (1) 式中 U2量程终点电势； U1量程始点电势 X%= (2)式中 X% 变送器精度 E1 理论值 E2 实际输出值啊表3 温度变送器检验记录表输入信号值（mv）实际输出值（V）理论值（V）精度 （）U1+0%U (0 0mv)1.00U1+10%U (110 )1.40U1+30%U (330 )2.20U1+50%U (550 )3.00U1+70%U (770 )3.80U1+90%U (990 )4.60U1+100%U

9、(1100 45.108mv)5.00五、 实验报告要求1绘出温度变送器校验连接图；2根据公式计算输入信号值，分析仪表的精度是否合格？3绘出温度变送器输入输出曲线。4按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。六、 思考题1 为什么要选择250的电阻？2 如何将标准的电流信号转换为标准的电压信号？实验三 实验项目名称：交流信号激励的称重传感器实验实验项目性质：普通实验所属课程名称：检测技术与仪表实验计划学时：1学时 一、 实验目的通过本实验验证商用称重传感器使用交流激励电压，可提高传感器的抗干扰和稳定性的作用。二、 实验内容和要求验证称重传感器，使用交流激励电压，

10、可提高传感器的抗干扰和稳定性的作用。三、 实验主要仪器设备和材料1CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2应变式传感器实验模块 1块3实验模块公共电路 1块4示波器 1台5音频信号源 (在主机上) 1台6数字电压表 (在主机上) 1只7砝码20克/个 若干四、 实验方法、步骤及结果测试1按下图连接好实验系统。图7 交流信号激励的称重传感器实验线路2开启主机电源，音频信号源幅值与频率置中心位置，调节电桥WD和WA使系统输出为零。3用手压称重传感器的自由端至最低，调节移相旋钮，使相敏检波器端波形成为首尾相接的全波整流波形； 然后松手， 再细调电桥的WD和WA使系统输出为零，4依次

11、把砝码放在称重平台， 记录实验数据于下表表9 交流称重传感器荷重测量数据W(克)20406080100120140160180200加载V(mv)卸载V(mv)5取走砝码，放上未知在物品， 根据V-W 曲线估计物品的重量。五、 实验报告要求1绘出实验简图；2根据实验数据画出V-W曲线；3按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。六、 思考题1与直流激励的称重传感器比较， 说明交流激励称重传感器的优越性。实验四实验项目名称：光纤位移传感器的测量实验项目性质：普通实验所属课程名称：检测技术与仪表实验计划学时：1学时一、 实验目的1了解光纤位移传感器的结构和工作原理，

12、2掌握光纤位移传感器的输入输出特性。二、 实验内容和要求光纤传感技术是适随着光纤通信和集成光学技术而发展起来的新型传感技术。通过光纤位移传感器来测量位移，掌握这种传感器的特性。本光纤传感器为反射式， 光纤采用Y型结构，两束多模光纤合并于一端组成光纤探头，一束作为接收， 另一端作为光源发射， 近红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至被测物，由被测物反射的光信号经接收光纤传输至光电转换器转换为电信号， 反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离成一定的比例关系， 通过对光强的检测就可得知位置量的变化。三、 实验主要仪器设备和材料1. CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2. 光纤转

13、换器 1个3. 光纤光电传感器实验模块 1块4. 示波器 1台5. 螺旋测微仪 1把6. 反射镜片 1片四、 实验方法、步骤及结果测试1. 连接主机与实验模块电源线及光纤变换器探头接口，光纤探头装上探头支架，探头垂直对准反射片中央(镀铬圆铁片)，螺旋测微仪装上支架，以带动反射镜片位移。光电变换器V0UT端接入主机电压表的“数据采集入”。2. 开启主机电源，调节“光纤变换增益”到中间位置，避免过强的背景光照射；旋动测微仪使探头紧贴反射镜片(切莫旋得过紧，损坏器件)，此时V0UT输出较小（一般小于0.2V即可），然后旋动测微仪，使反射镜片离开探头，每隔0.5mm记录一数值于下表；若下降趋势不明显，

14、可以增加测量点。表7 光纤传感器位移测量数据X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.0可以增加V五、 实验报告要求1. 绘出实验接线图，并简述光纤传感器测量位移的工作原理。2. 根据实验数据作出 V-X 曲线，分析线性较好的范围。3. 按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。六、 思考题1. 为什么要分析线性较好的范围？2. 光纤通信与测量的原理一样吗？图5 反射式光纤位移传感器原理及接线实验五实验项目名称：光纤传感器测速实验实验项目性质：普通实验所属课程名称：检测技术与仪表实验计划学时：1学时一、 实验目的了解光纤传感器的测速原理。二、 实

15、验内容和要求 本光纤传感器为反射式，光纤采用Y型结构，两束多模光纤合并于一端组成光纤探头，一束作为接收，另一端作为光源发射，近红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至电机的旋转叶片，由叶片反射的光信号经接收光纤传输至光电转换器转换为电信号，反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离成一定的比例关系，通过对光强的检测就可得电机的转速。三、 实验主要仪器设备和材料1CSY2001B型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2光纤转换器 1个3光纤光电传感器实验模块 1块4示波器 1台5反射镜片 1片6转速电机 1台7低频信号源 (在主机上) 1 台四、 实验方法、步骤及结果测试图8 光纤传感器测速实验线路

16、1取下光纤光电实验模块的光纤探头装在主机上的支架上，光纤端面垂直对准小电机叶片。2主机上的电压/频率表旋至2KHZ位置，示波器探头置实验模块的光纤位移变换器的输出端VOUT，检测脉冲波形。3模块的光纤位移传感变换器输出端接至整形电路输入端，输出端TTLV0接至主机上的“数据采集”端。4开启主机与模块电源，“电机控制”置“开”调节转速从慢至快，记录实验数据于下表。表10 光纤位移传感器测速数据频率(HZ)转速(X) X= 式中 N频率表读数 Z电机叶片数 (电机叶片为2)五、 实验报告要求1绘出实验简图；2根据实验数据画出f - x曲线。3按照本指导书附录中对实验报告的要求以及附录给出的实验报告格式书写实验报告。六、 思考题1思考光纤传感器的特点，本实验测速误差会有哪些？附录实验报告（范本）要求采用学校的实验报告书（16开）。若打印也应采用实验报告书的