测控实习报告

1、专业课实验室 测控实习1 能源动力测试技术实验指导书 重庆大学动力工程学院 二一七年六月 能源动力测试技术实习要求 实验项目数：4 个 适应专业：热动类课程总学时：36 学时 课程总学分：2 学分实验总学时：8 学时 实验总学分：2 学分一、实验基础 能源动力测试技术实验是在学生学习和掌握了“传热学”、“工程热力学”、 “工程流体力学”、“能源动力测试技术”等技术基础课程及专业技术课程后开设的实验。实验设有综合型、设计型实验和验证型实验。 二、实验类型 综合型、设计型实验 1、 热电偶、测温动圈仪表、电位差计的校验及成套热电偶高温计实验：本实验要求学生针对不同的被测温度对象，自己选择各种不同型

2、号的热电偶、热电阻、在不同温度范围内进行标定（低温标定、中温标定、高温标定），自主拟订实验方案，选择实验方法，自己搭建实验平台，完成实验全过程。 2、 弹簧管压力计校验与动态压力传感器测量压力实验： 本实验要求学生针对不同的被测压力对象，自己选择各种不同型号、不同原理的压力计和压力传感器，自主拟订实验方案，选择实验方法，自己搭建实验平台，完成实验全过程。 3、 皮托管、笛型管、测速探针与热线（热膜）风速仪、LDV 测速实验： 本实验要求学生针对不同的被测流量（流速）对象，自己选择各种不同型号、不同原理的测量方法（力学测量方法、电学测量方法、光学测量方法），自主拟订实验方案，选择实验方法，自己搭

3、建实验平台，完成实验全过程。 演示型实验 4、流场显示-纹影仪实验： 本实验要求学生运用流场显示仪(纹影仪)来观察透明介质密度和温度分布的状况。明确光在介质中折射率变化与所研究的气流密度变化的定性关系并能定性分析流场显示得到的图像与温度梯度等的关系。 三、实验要求： 实验教学是整个教学过程的重要环节，和理论教学相辅相成。重视实验教学，提高实验教学质量，锻炼和培养学生分析问题和解决问题的能力是实验教学的重要任务。为规范实验教学，严格要求学生，实验课程要求如下： 1、 综合型、设计型实验要求学生在做实验一周以前，预习实验指导书，写出实验方案和实验实施步骤。实验课时交实验指导教师审阅，合乎要求者方可

4、准予实验； 2、 要求实验指导教师严格登记参加实验学生名单，在安排的实验课程表时间内不来者视为缺席，给予一次补做机会； 3、 凡未完成实验课程者不能取得该课程学分。实验一 热电偶的校验（或分度） 一、实验目的 1、 应用比较法（即比较标准热电偶与被校热电偶在校验点温度下的指标值）。以实验确定在一定的测量范围内，由于热电性质的非标准性，可能产生的误差。并根据工业热电偶的允许误差范围判断被校热电偶是否合格。 2、 通过实验，掌握热电偶校验（或分度）的方法。 3、 观察工业用热电偶的结构，获得有关热电偶结构的实际知识。 4、 熟练地动手焊接热电偶和使用手动电位差计。 二、实验说明 1、用比较法校验（

5、或分度）热电偶是以标准热电偶和被校热电偶热电偶测量同一稳定对象来进行的；所用热电偶为 E 型热电偶。该热电偶是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬 10 合金，化学成分与 KP 相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200900(分度表见附件) 。本实验装置的高保温专用管式电炉，采用电子电压调温，在其炉膛中部均热体可同时插入控温用的工作热电偶、标准电偶和两个被检热电偶，可供作热电偶600低温区检定使用，装置的调节检控仪表箱配有 E 分度 XCT-101 或 XMT-101 温度指示调节仪表，可在恒定温区直接显示

6、管炉内温度场的温度数值：控制点设置在600，管式炉上极限温度恒定断电保护。 本装置配有大功率双向可控硅器件组装的交流调压器一套，调压连续稳定，调压范围为 0100V，电流最大输出小于 6A。 3、用比较法校验时必须保证两只热电偶的工作端温度始终一致。为此要把热电偶的保护管卸去，用镍铬丝将被校热电偶热端和标准热电偶套有石英套管的热端绑扎在一起，插到管式炉内的恒温区中。也可把两热电偶的热端放在金属镍中，再把镍块放于炉子的恒温区内（约管式电阻炉的 2/3 深处）。管式电阻炉外壳注意保温。三、实验步骤 1、 安装使用前应首先检查实验室供电插座的电源极性与本装置调节检控仪表箱的电源输入插头的极性是否相符

7、。正确的接法是：插头红色线接电源相线；绿色线接中性线；黑色线接地保护。不得接错。 2、 将调节检控仪表箱的负载引出线与电炉相接，红色、绿色线接负载，黑色线接壳体，作接地保护。注意负载线严禁短路。 3、 将温度调节仪表用的工作热电偶插入管式炉内（均热体应在炉膛中心位置）的一侧，标准热电偶和被检测热电偶（1 或 2 个）插入均热体的另一侧，并将这些热电偶连接好，工作热电偶与仪表箱的相应引出线相联接，标准热电偶和被测热电偶接到仪表箱面板上的相应的接线端子上，红色为“+”极，黑色为“-” 极。 4、 检查仪表箱前面板上各开关的初始状态。把电源开关扳向下方断电状态，恒温调节器旋钮至左方，温度调节仪表上的

8、检控温度设在 300。 5、 联接并调好电位差计。 6、 上述准备工作完成后，即可接通电源，供电进行试验。 1） 调节恒温 右旋(恒温调节加热电压调节)钮，给管式炉供电，并在指示仪表上指出。该旋钮的调压范围为 0220V。注意：对炉体的预热升温和初始升温应不超过 40V，以利用炉体的使用寿命。可根据实验要求的恒温温度进行反复调节，直至稳定在需要的温度上。绝对稳定是不易控制的，可在基本稳定的条件下快速测定。 2） 检测 在温度基本稳定的条件下，依次接下转换按钮“检 1”和“检 2”，并在电位差计上读出相应的热电偶的输出毫伏值。 3） 根据要求，调节不同的温度点，重复上述步骤，进行检测。 7、 本

9、实验作为教学试验，可以用该设备提供的 3 个热电偶中选定一个热电偶中选定一个热电偶作为标准，来演示和学习标定检验方法。实验装置本身提供了电子冷端补偿器，标定和检验时，所有的热电偶可不接冰点冷端。 8、 精确标定和检测时，所用的标准热电偶必须经计量部门检验、标定并提供检验证书的热电偶才能作为标准进行比较，和标定被标热电偶。 四、实验结果的整理 1、 在实验结束后，必须对实验结果进行分析，舍去那些显然由于不正确测量而得到的结果，然后对每一校验后的读数取算术平均值（注意：只有在遵守上述读数方法和次序的条件下，才能取算术平均值）。 2、 根据标准和被校热电偶在各校验点分别得到的热电势读数的算术平均值，

10、从附录的分度表里查出各自的温度读数，由此求出被校电偶的误差值。 五、实验测试数据 测量仪表 型号： 准确度： 室温： 序号 标准热电偶读数 mv 被校热电偶 1 读数 mv 被校热电偶 2 读数 mv 1 1 2 3 平均温度（） 1 2 3 平均温度（） 1 2 3 平均温度（） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图2、控制器面板 附件 镍铬-铜镍（鏮铜）热电偶（E 型）温度-微伏对照表 V V V V V V V V V V 温度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 59 118 176 235 194 354 413 472 532 10 591 651 711 770

11、830 890 950 1010 1071 1131 20 1192 1252 1313 1373 1434 1495 1556 1617 1678 1740 30 1801 1862 1924 1986 2047 2109 2171 2233 2295 2357 40 2420 2482 2545 2607 2670 2733 2795 2858 2921 2984 50 3048 3111 3174 3238 3301 3365 3429 3492 3556 3620 60 3658 3749 3813 3877 3942 4006 4071 4136 4200 4265 70 4330

12、4395 4460 4526 4591 4656 4722 4788 4853 4919 80 4985 5051 5117 5183 5249 5315 5382 5448 5514 5581 90 5648 5714 5781 5848 5915 5982 6049 6117 6184 6251 100 6319 6386 6454 6522 6590 6658 6725 6794 6862 6930 110 6998 7066 7135 7203 7272 7341 7409 7478 7547 7616 120 7658 7754 7823 7892 7962 8031 8101 81

13、70 8240 8309 130 8379 8449 8519 8589 8659 8729 8799 8869 8940 9010 140 9081 9151 9222 9292 9363 9434 9505 9576 9647 9718 150 9789 9860 9931 10003 10074 10145 10217 10288 10360 10432 160 10503 10575 10647 10719 10791 10863 10935 11007 11080 11152 170 11224 11297 11365 11412 11514 11587 11660 11733 11

14、805 11878 180 11951 12024 12097 12170 12243 12317 12390 12463 12537 12610 190 12684 12757 12831 12904 12978 13052 13126 13199 13273 13347 200 13421 13495 13569 13644 13718 13792 13866 13941 14015 14090 210 14164 14239 14313 14388 14463 14537 14612 14687 14762 14837 220 14912 14987 15062 15137 15212

15、15287 15362 15438 15513 15588 230 15664 15739 15815 15890 15966 16041 16117 16193 16269 16344 240 16420 16496 16572 16648 16724 16800 16876 16952 17028 17104 250 17181 17257 17333 17409 17468 17562 17639 17715 17792 17868 260 17945 18021 18098 18175 18252 18328 18405 18482 18559 18636 270 18713 1879

16、0 18867 18944 19021 19098 19175 19252 19330 19407 280 19484 19561 19639 19716 19794 19871 19948 20026 20103 20181 290 20259 20336 20414 20492 20569 20647 20725 20803 20880 20958 300 21036 21114 21192 21270 21348 21426 21504 21582 21660 21739 310 21817 21895 21973 22051 22130 22208 22286 22365 22443

17、22522 320 22600 22678 22757 22835 22914 22993 23071 23150 23228 23307 330 23386 23464 23543 23622 23701 23780 23858 23937 24016 24095 340 24174 24253 24332 24411 24490 24569 24648 24727 24806 24885 350 24964 25044 25123 25202 25281 25360 25440 25519 25598 25678 360 25757 25836 25916 25995 26075 2615

18、4 26233 26313 26392 26472 370 26552 26631 26711 26790 26870 26950 27029 27109 27189 27268 380 27348 27428 27507 27587 27667 27747 27827 27907 27986 28066 390 28146 28226 28306 28386 28466 28546 28626 28706 28786 28866 400 28946 29026 29106 19186 29266 29346 29427 29507 29587 29667 410 29747 29827 29

19、908 29988 30068 30148 30229 30309 30389 30470 420 30550 30630 30711 30791 30871 30952 31032 31112 31193 31273 430 31354 31434 31515 31595 31676 31756 31837 31917 31998 32078 440 32159 32239 32320 32400 32481 32562 32642 32723 32803 32884 450 32965 33045 33126 33207 33287 33368 33449 33529 33610 3369

20、1 460 33772 33852 33933 34014 34095 34175 34256 34337 34418 34498 470 34579 34660 34741 34822 34902 34983 35064 35145 35226 35307 480 35387 35468 35549 35630 35711 35792 35873 35954 36034 36115 490 36196 36277 36358 36439 36520 36601 36682 36763 36843 36924 500 37005 37086 37167 37248 37329 37410 37

21、491 37572 37653 37734 510 37815 37896 37977 38058 38139 38220 38300 38381 38462 38543 520 38624 38705 38786 38867 38948 39029 39110 39191 39272 39353 530 39434 39515 39596 39677 39758 39839 39920 40001 40082 40163 540 40243 40324 40405 40486 40567 40648 40729 40810 40891 40972 550 41053 41134 41215

22、41296 41377 41457 41538 41619 41700 41781 560 41862 41943 42024 42105 42185 42266 42347 42428 42509 42590 570 42671 42751 42832 42913 42994 43075 43156 43236 43317 43398 580 43479 43560 43640 43721 43802 43883 43963 44044 44125 44206 590 44286 44367 44448 44529 44609 44690 44771 44851 44932 45013 60

23、0 45093 45174 45255 45335 45416 45497 45577 45658 45738 45819 实验二 弹簧管压力计与压力传感器的校验 一、实验目的 1、 通过本实验了解各种测压仪表、压力传感器的结构。 2、 通过具体操作学习弹簧管压力计、压力传感器的一般校验方法。 二、实验内容 1、 了解各种弹性压力计、压力传感器的结构和使用方法。 2、 了解各种弹性元件如膜盒，单圈弹簧管和波纹管等的结构。 3、 用活塞式压力计校验压力传感器、弹簧管压力计。 三、实验方法 1、砝码校验法： 活塞式压力计的工作原理：它由压力发生系统和压力测量系统两部分组成。压力发生系统包括摇泵 1

24、、油杯 7，及阀门等部分。在阀门上装有 M201.5 的螺母，用以连接被校验的压力表（压力传感器）。压力测量系统包括活塞 3，活塞上的托盘 4 及砝码 6 等。这两部分均安装在同一底座上，用导管相连。底座由三只可调滚花螺钉支撑，底座上面还装有气泡水准器，以观察校验器是否放平。 1 10 9 8 7 12 9 5 2 3 4 6 11 活塞式压力计 1-加压泵；2-活塞缸；3-活塞；4-承重盘；5-加压介质；6-砝盘； 7-油杯；8-被校压力表（压力传感器）；9-表接头；10-手轮；11-切断阀；12-进油阀；工作液体一般为变压器油或篦麻油。当油注入校验器内，将油杯阀 7 关紧，顺时针旋转手柄，

25、由于活塞的移动使油产生一定的压力。当作用在活塞下端的油压与活塞，托盘及砝码的重量相平衡时，活塞就被托起并稳定在一定的位置上。根据所加砝码与活塞，托盘的重量以及活塞承压的有效面积就可确定被测压力的数值。被测压力的大小可用下式表示： P=G1 +G2 公斤力/厘米 2 SG1活塞本身重量（公斤）； G2砝码重量（公斤）； S活塞承压有效面积（厘米 2）。 由于 S 和 G1固定不变，所以专用砝码 G2就和液压所产生的压力有简单的比例关系。一般砝码在出厂前已校好，并标有相应压力值，这样在校验时，只要静压平衡，直接读取砝码值即可。 校验方法： A、 调节支撑螺钉，将校验器调至水平。 B、 把传压介质（

26、变压器油）灌入油杯；然后排除压力系统内的空气。方法是：关闭表油路阀门，打开油杯和活塞阀门，先反时针摇动手柄排气，多次反复进行，直到油杯液面无气泡排出为止。空气排净的检查方法是：关闭油杯阀，升起活塞，将活塞下压，如果活塞无明显下降则认为排气干净。 C、 装上被校压力表（压力传感器），打开油杯阀，反时针旋转手轮将油吸入气缸内，关闭油杯阀，打开活塞门与被校表油路阀；顺时针摇动手柄加压使活塞升到规定对准的标志上。 D、 在砝码盘上加上被校表第一校验点相应砝码后，再旋转手轮加压使活塞升至工作位置。为了减少活塞内的摩擦阻力，应使活塞盘以不小于 30 转/分的角速度顺时针旋转。 E、 依次增加或减少砝码，检

27、验规定的校验点（对 0.5 级仪表应在全刻度标尺上均匀分布十点进行校验，对 1.0、1.5、2.5 级仪表可在五个刻度线上进行校验）。即在各校验点上记录一个上升值及下降值填入下表内。求出被校表的基本误差。 F、 如果发现被校压力表的基本误差超过允许误差，则根据误差出现情况确定先调整零位还是先调整量程（即灵敏度）。零位调整方法是，用取针器取出被校压力表指针，再对准零刻度位置轻轻压下指针。量程调整方法是，用螺丝刀松开扇形齿轮上的量程调节螺钉，改变螺针在滑槽中的位置（应根据量程需要判断螺判断螺钉的移动方向），调好后固紧螺钉，重复上述校验。调整量程时零位会变化，因此一般量程、零位需反复进行调整，一直到

28、合格为止。如果被校压力表（压力传感器）无法调整好，则作不合格处理。 G、 校验完毕后，反时针旋转手轮逐步卸下砝码，最后打开油杯阀。 四、注意事项 1、技术要求 A、 压力表的零点指示，在增、减压校验前后，指针尖与零点分度线偏差不得超过仪表允许误差的绝对值。 B、 压力表（压力传感器）的各校验点的指示误差均不进超过允许误差的绝对值。 C、 仪表的变差不应超过允许误差的绝对值。 D、 在仪表的任何一个校验点，用手轻敲仪表外壳时，指针的位移量，不允许超过允许误差的一半。 E、 在校验过程中，仪表的指针不应跳动和停滞现象。 F、 达到以上要求的压力表（压力传感器）认为是合格的，否则应进行调查。 2、注

29、意事项 A、 校验时每增加或降低一级负荷，需停留一分钟，压力表指针下降位移应不大于该点指针指标的 1%。 B、 活塞式压力计上的各切断阀只需要少许开度，例如阀手轮旋开 1/4 圈。如果开度过大，被加压油可能从切断阀的阀芯处漏出。 C、 若校验氧气压力表，应用水压进行校验，或在仪表与校验器之间连接隔离容器，以保证弹簧管不被油沾污。 五、校验记录及实验报告校验仪器规范 项目 标准压力计 被校压力计（压力传感器） 名称 量程 准确度 制造厂 出厂编号 出厂年月 校验环境情况：室温 ，大气压力 mmHg 注：1、变差系上行程与下行程读数之差的绝对值。 2、指示误差系统被校表平均值与标准读数之差。 即

30、V 项减 II 项。必须保留正负值。 校验结果： 该压力表（压力传感器）的变差为 ； 该压力表（压力传感器）的基本误差为 故符合（或不符合）精确度的要求。 校验中其它情况： 校验人 校验日期 年 日读数记录 序号 标准表压力示值 被校压力计（压力传感器）指示值 变差 仪表指示平衡误差 上行程 下行程 平均值 I II III IV V VI VII 1 零点 2 3 4 5 6 7 8 9 10 六、设计动手题目 1、 什么叫做仪表上下行程的变差？变差引起的原因有哪些？ 2、 为什么使用活塞式压力计时先要校水平？校验时为什么要转动砝码盘？ 3、 如果被校弹簧管压力表（压力传感器）超差，应如何调

31、整？ 12 实验三 压阻式压力传感器的压力测量实验 一实验目的 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二实验基本原理 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出 P 型或 N 型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 三需用器件与单元 压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、CGQ-002 压力传感器实验模块、流量计、连接导管、电压表、直流稳压源4V、15V。 四实验步骤 1根据图 2-1 连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、

32、贮气箱、流量计已接好。将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器接通。这里选用的差压传感器两只气咀中，靠右边一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模块连接见图 2-2，压力传感器有 4 端：3 端 VS 接+4V 电源，1 端接地线，2 端为 Vo+，4 端为 Vo- 。1、2、3、4 端顺序排列见图 2-2。 +15VGND-15VCGQ-002 压力传感器实验模块 图 2-2 压力传感器压力实验接线图 2实验模块接入模块电源15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关。实验模块上 Rw2 用于调节

33、零位，Rw1 可调节放大倍数，按图 2-2 接线，模块的放大器输出 Vo2 引到主控箱电压表表的 Vi 插座。将显示选择开关拨到 20V 档，反复调节 Rw2（Rw1 旋到满度的 1/3）使电压表表显示为零。 3先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。 4合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子向上浮起悬于玻璃管中。 5逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。 6仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在 520KP 之间每上升 1KP 分别读取压力表读数，记下相应的电压表值列于表 2-1。 表 2-1 压力传感器输出电压与输入压力值 P（KP） VO（p-p

34、） 7计算本系统的灵敏度和非线性误差。 8如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入 10KPa 气压，调节 Rw2（低限调节）使电压表显示 1.00V，当输入 20KPa 气压，调节 Rw1（高限调节）使电压表显示 2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。 五思考题 利用本系统如何进行真空度测量？实验四、 电阻温度传感器测温特性实验 5-1 Cu50 温度传感器的测温特性实验 一实验目的 了解 Cu50 温度传感器的特性与应用。 二基本原理 在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50C+150C 的温度。铜电阻有下列优点： 1上

35、述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系 Rt = R0(1+at) 2阻温度系数高，a = 4.254.2810-3/ C 3易提纯，价格便宜 三需用器件与单元 CGQ-04 温度源、CGQ-009 温度传感器实验模块、K/E 型热电偶、Cu50 热电阻、直流源、电压表。 四实验步骤 1注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。 2将 CGQ-04 温度源模块上的 220V 加热输入接线柱与主控箱面板温度控制系统中的加热输出接线柱连接。 3将温度源中“冷却输入”与主控箱中“冷却开关”连接，同时“风机电源” 和主控箱中“+2-+24V”电源输出连接（此时电源旋钮打到最大值位置），闭合温度源开关。 4将热电偶插入模块温度源的一个传感器安置孔中。将 K（对应温度控制仪表中参数 Sn 为 0，或 E 型 Sn 为 4）热电偶自由端引线插入主控箱面板的传感器插孔中，红线为正极，琴键开关打到对应位置。 5Cu50 热电阻加热端插入温度源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模块的 a 端，见图 9-1，尾部黑色线插入 b 端，a 端接电源+2V，b 端与差动运算放大器的 Vi1 一端相接