1、實驗一 金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗一、實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為： r/r=k式中r/r為電阻絲的電阻相對變化值，k為應變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，用它來轉換被測部位的受力大小及狀態(tài)，通過電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，輸出電壓u0=ek（e為供橋電壓），對單臂電橋而言，電橋輸出電壓，u01=ek/4。（e為供橋電壓）。三、器件與單元：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、

2、砝碼（每只約20g）、數(shù)顯表、15v電源、4v電源、萬用表(自備)。四、實驗步驟： 1、根據(jù)圖(1-1),應變式傳感器已裝于應變傳感器模板上。傳感器中各應變片已接入模板左上方的r1、r2、r3、r4標志端。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進行測量判別，r1=r2=r3=r4=350，加熱絲阻值約為50左右。圖1-1 應變式傳感器安裝示意圖 2、實驗模板差動放大器調零，方法為:接入模板電源15v(從主控箱引入)，檢查無誤后，合上主控箱電源開關，將實驗模板增益調節(jié)電位器rw3順時針調節(jié)到大致中間位置，將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端vi相連，調節(jié)實驗模板上調零電位器

3、rw4，使數(shù)顯表顯示為零(數(shù)顯表的切換開關打到2v檔)，完畢關閉主控箱電源。 3、參考圖（1-2）接入傳感器，將應變式傳感器的其中一個應變片r1(即模板左上方的r1)接入電橋作為一個橋臂，它與r5、r6、r7接成直流電橋(r5、r6、r7在模塊內已連接好)，接好電橋調零電位器rw1，接上橋路電源4v(從主控箱引入)，檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關，先粗調節(jié)rw1，再細調rw4使數(shù)顯表顯示為零。圖1-2 應變式傳感器單臂電橋實驗接線圖 4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和減少砝碼并讀取相應的數(shù)顯表數(shù)值，記下實驗結果填入表（1-1）。 表1-1：單臂測量時，輸出電壓與

4、負載重量的關系：重量（g）電壓(mv)增加砝碼減少砝碼 5、根據(jù)表（1-1）計算系統(tǒng)靈敏度s：s=v/w(v為輸出電壓平均變化量；w重量變化量)，計算非線性誤差：f1=m/yfs100%，式中m為輸出電壓值(多次測量時為平均值)與擬合直線的最大電壓偏差量：yfs為滿量程時電壓輸出平均值。 五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片應選用：(1)正(受拉)應變片(2)負(受壓)應變片(3)正、負應變片均可以。實驗十四 電容式傳感器的位移實驗 一、實驗目的：了解電容式傳感器的結構及其特點。二、基本原理：利用平板電容c=a/d的關系,在（介電常數(shù)）、a（極板面積）、d（極板距離）三個參數(shù)中，保持二

5、個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，就可使電容的容量(c)發(fā)生變化，通過相應的測量電路，將電容的變化量轉換成相應的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變a的電容式位移傳感器。本實驗采用第種電容傳感器,是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。圖4-1 電容式傳感器安裝示意圖圖4-2 電容傳感器位移實驗接線圖 三、器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。 四、實驗步驟： 1、按圖3-1將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上。 2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗模板，實驗線路見圖4-1。 3、將電

6、容傳感器實驗模板的輸出端v01與數(shù)顯電壓表vi相接，電壓表量程置2v檔，rw調節(jié)到中間位置。 4、接入15v電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值(v)，填入表4-1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復實驗過程。 表4-1電容式傳感器位移與輸出電壓的關系x(mm) -20mm +v(mv)最小 5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計算電容傳感器的靈敏度s和非線性誤差f，分析誤差來源。 五、思考題：試設計一個利用的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設計中應考慮哪些因素？實

7、驗十六 直流激勵時接觸式霍爾位移傳感器特性實驗一、 實驗目的：了解霍爾式位移傳感器原理與應用。一、 基本原理：根據(jù)霍爾效應，霍爾電勢uh=khib，保持kh、i不變，若霍爾元件在梯度磁場b中運動，且b是線性均勻變化的，則霍爾電勢uh也將線性均勻變化，這樣就可以進行位移測量。二、 器件與單元：霍爾傳感器實驗模板、線性霍爾位移傳感器、直流電,源4v、 15、測微頭、數(shù)顯單元。四、實驗步驟：1、 將霍爾傳感器按圖5-1安裝?；魻杺鞲衅髋c實驗模板的連接按圖5-2進行。、為電源4，、為輸出,r1與之間聯(lián)線可暫時不接。圖5-1 霍爾傳感器安裝示意圖2、 開啟電源，接入15v電源，將測微頭旋至10mm處，左

8、右移動測微頭使霍爾片處在磁鋼中間位置，即數(shù)顯表電壓指示最小，擰緊測量架頂部的固定鏍釘,接入r1與之間的聯(lián)線，調節(jié)rw2使數(shù)顯電壓表指示為零（數(shù)顯表置2v檔）。圖5-2 霍爾位移傳感器 直流激勵實驗接線圖3、旋轉測微頭，每轉動0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，并將讀數(shù)填入表5-1，將測微頭回到10mm處，反向旋轉測微頭，重復實驗過程，填入表5-1。 表5-1：霍爾式位移傳感器位移量與輸出電壓的關系：x(mm)10 v(mv)0 作出v-x曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度s和非線性誤差。五、思考題： 本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？實驗三十五 熱電偶測溫性能實驗(請

9、先仔細閱讀p39溫控儀表操作說明） 一、實驗目的：了解熱電偶測量溫度的原理與應用。 二、基本原理：將兩種不同的金屬絲組成回路，如果二種金屬絲的兩個接點有溫度差，在回路內就會產生熱電勢，這就是熱電效應，熱電偶就是利用這一原理制成的一種溫差測量傳感器，置于被測溫度場的接點稱為工作端，另一接點稱為冷端(也稱自由端)，冷端可以是室溫值也可以是經過補償后的0、25的模擬溫度場。 三、需用器件與單元：k型、e型熱電偶、溫度源、溫度控制儀表、數(shù)顯單元（2000型）或溫度控制測量儀（9000型）。 四、實驗步驟： 1、將熱電偶插到溫度源兩個傳感器插孔中任意一個插孔中，（k型、e型已裝在一個護套內），k型熱電偶

10、的自由端接到主控箱面板上溫控部分的ek端，用它作為標準傳感器，配合溫控儀表用于設定溫度，注意識別引線標記，k型、e型及正極、負極不要接錯。 2、將e型熱電偶的自由端接入溫度傳感器實驗模板上標有熱電偶符號的a、b孔上，作為被測傳感器用于實驗，按圖11-1接線，熱電偶自由端連線中帶紅色套管或紅色斜線的一條為正端,接入“a”點。 3、將r5、r6端接地，rw2大約置中，打開主控箱電源開關，將v02端與主控箱上數(shù)顯電壓表vi端相接，調節(jié)rw3使數(shù)顯表顯示零（電壓表置200mv檔），打開主控箱上溫儀控開關，設定儀表控制溫度值t=50，將溫度源的兩芯電源線插入主控箱溫控部分的220v輸出插座中。 4、去掉

11、r5、r6接地線，將a、b端與放大器r5、r6相接，觀察溫控儀指示的溫度值，當溫度穩(wěn)定在50時，記錄下電壓表讀數(shù)值。 5、重新設定溫度值為50+nt，建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯電壓表指示值與溫控儀指示的溫度值，并填入表11-1。 表11-1： 6、根據(jù)表11-1計算非線性誤差，靈敏度s。 7、將e型熱電偶的自由端連線從實驗模板上拆去并接到數(shù)顯電壓表的輸入端（vi）直接讀取熱電勢值（電壓表置200mv檔），重復上述過程，根據(jù)e型熱電偶分度表查出溫度值（加熱源與室溫之間的溫差值）。 8、計算出加熱源的溫度，并與溫控儀的顯示值進行比較，試分析誤差來源。 附：熱電偶分度表，請參閱實驗軟件

12、光盤中的熱電偶分度表內容。 五、思考題：熱電偶測量的是溫差值還是攝氏溫度值？附溫控儀表操作說明 1、通電前檢查接線正確無誤，感溫元件與儀表分度號一致，儀表通電5秒內顯示窗先顯示pv窗輸出代碼、sv窗先輸出代碼,后顯示pv窗量程上限、sv 量程下限,隨后即進入工作狀態(tài),按set鍵0.5秒sv顯示窗閃爍,此時可改變設定值,再按set鍵0.5秒確認,如需修改其它參數(shù),必須按住set鍵大于3秒,即進入b菜單,可按要求逐一修改內容(見操作流程表),修改完畢再按set鍵0.5秒若干下, 退出b菜單,如15秒內無鍵按下(該窗內新設置的數(shù)據(jù)無效)自動進入新的工作狀態(tài)。 2、在輸入信號大于量程上限時,儀表顯示

13、,在輸入信號小于量程下限時,儀表顯示 。 3、當溫度控制效果不夠理想時,可以人工或自整定來改變pid參數(shù)。操作方法如下：人工修正：將儀表進入b菜單至窗，再用 鍵來修正p值，再按set鍵0.5s進入i窗，i、d、t的修正方法同上，然后再按set鍵0.5s若干下返回正常工作狀態(tài)，即開始新的pid參數(shù)。自整定修正：將儀表進入b菜atu窗后選擇(1)(選0時為不自整定)，選好按set鍵確認后儀表即進入自整定狀態(tài)，同時at燈亮，待自整定完成at燈閃時再按set鍵2秒確認后即按新的自整定pid參數(shù)工作。用自整修正pid值時應注意當負載為多段串聯(lián)加熱方式(如擠出機械)，其中某段進入自整定過程時，應注意保持前

14、拍二段的溫度不變,否則會影響自整定效果。 4、pid參數(shù)的設置原則:p為比例帶(加熱側),如過沖大可加大比例帶。如希升溫快可減小比例帶。i為積分時間，如溫度波動較大則加長積分，反之則減小積分。一般來說系統(tǒng)滯后現(xiàn)象越嚴重，積分時間越長。d為微分時間，一般取積分時間的(1/51/4)。 5、pid控制與位式控制功能的切方法：若需把儀表切換成位式控制(常規(guī)儀表出廠設置均為pid控制)，正常工作狀態(tài)儀表按住set鍵3s以上進入b菜單后，再按set鍵0.5s若干下至p窗,把p設為0后按set鍵若干下至t窗，把t設為1即進入位式控制，其控溫范圍(切換差)可通過改變dp值來實現(xiàn),位式控制時的dp值舉例：sv

15、100時，設dp=12.5,則實際輸出控制范圍為87.5112.5。若需返回至pid控制時,把p、dp值還原即可。pid控制適用于高精度控溫場合,系統(tǒng)配置穩(wěn)定合理可達1個字精度；位式控制適用于控制某一段范圍內的溫度。 6、進入c菜單的設置方法：(c菜單因儀表功能不同而有所不同; 非專業(yè)人士及無特殊情況下請勿進入c菜單)。先進入b菜單的atu窗后同時按住鍵0.5秒至pv窗顯示l，可設置量程下限；再按set鍵0.5秒，pv 窗顯示h,可設置量程上限; 按set 0.5秒，pv窗顯示lp，lp=下沖限，常規(guī)值26；按set 0.5秒，pv窗顯示l1，在l1值內無開機及設定后默認值,常規(guī)610；按set 0.5秒，pv窗顯示hl，在sv窗選1或0，(選1時=al1=上限報警，若選0時=al2=下限報警）；按set 0.5秒，pv窗顯示a，在sv窗選1或0，選1時為絕對值報警(報警設定值=報警輸出值)，選0時=偏差值報警(主控值報