東南大學(xué)檢測(cè)技術(shù)第4次實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：檢測(cè)技術(shù)第4次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)十七、實(shí)驗(yàn)三十二、實(shí)驗(yàn)三十四、實(shí)驗(yàn)三十五院（系）：自動(dòng)化專業(yè)：自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)室：常州樓 5樓實(shí)驗(yàn)組別：同組人員：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2016 年 12月 30日評(píng)定成績(jī)：審閱教師：目錄實(shí)驗(yàn)十七霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3二、 基本原理 3三、 實(shí)驗(yàn)器材 3四、 實(shí)驗(yàn)步驟 3五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 4六、 思考題 4實(shí)驗(yàn)三十二光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5二、 基本原理5三、 實(shí)驗(yàn)器材 5四、 實(shí)驗(yàn)步驟 5五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 6六、 思考題 6實(shí)驗(yàn)三十四光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二、

2、基本原理 7三、 實(shí)驗(yàn)器材 7四、 實(shí)驗(yàn)步驟一 7五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 8六、 思考題 9實(shí)驗(yàn)三十五光電傳感器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?9二、 基本原理 9三、 實(shí)驗(yàn)器材10四、 調(diào)節(jié)儀簡(jiǎn)介10五、 實(shí)驗(yàn)步驟12六、 思考題14.實(shí)驗(yàn)十七霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：U H K H I B，當(dāng)被測(cè)圓盤上裝上N 只磁性體時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng)就變化N 次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢(shì)通過放大、整形和計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)就可以測(cè)量被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)源。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 根據(jù)圖 5-5將

3、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端面與磁鋼之間的間隙大約為2 3。2、 在接線以前， 先合上主機(jī)箱電源開關(guān)，將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源2 24v 旋鈕調(diào)到最小（逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到底），接入電壓表（顯示選擇打到20v檔），監(jiān)測(cè)大約為.25v ；關(guān)閉主機(jī)箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)電源按圖5-5所示分別接到主機(jī)箱的相應(yīng)電源和頻率轉(zhuǎn)速表（轉(zhuǎn)速檔）的Fin上。3、 合上主機(jī)箱電源開關(guān)，在小于12v范圍內(nèi)（電壓表監(jiān)測(cè)）調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源（調(diào)節(jié)電壓改變電機(jī)電樞電壓），觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。4、 從 2v開始記錄，每增加 1v相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù) （待

4、電機(jī)轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）。畫出電機(jī)的 （電機(jī)電樞電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。.五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電壓234567891011轉(zhuǎn)速3305507901020124014601700192021402360表 5-3記電壓為X，轉(zhuǎn)速為Y，擬合曲線表達(dá)式為：y = 226.1x - 118.82、實(shí)驗(yàn)曲線六、思考題1、利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速，在測(cè)量上有否限制？答：有限制。利用霍爾元件測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)，每當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)發(fā)生變化時(shí)，霍爾元件就輸出一個(gè)脈沖， 如果轉(zhuǎn)速過慢， 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過長(zhǎng)，大于讀取脈沖信號(hào)的電路的工作周期，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤2、本實(shí)驗(yàn)裝置上用了六只

5、磁鋼，能否用一只磁鋼？答：可以，在本實(shí)驗(yàn)中，霍爾是單級(jí)的，可以用一只磁鋼，用一只磁鋼可靠性和精度要差于 6 只磁鋼。.實(shí)驗(yàn)三十二光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖，它由兩束光纖混合后， 組成 Y型光纖，半園分布即雙D 分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測(cè)體相距X ，由光源發(fā)出的光纖傳到端部出射后再經(jīng)被測(cè)體反射回來，另一束光纖接收光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，而光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電量大小與間距X 有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、光

6、纖傳感器、光纖傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、反射面。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 根據(jù)圖 7-9示意安裝光纖位移傳感器和測(cè)微頭，二束光纖分別插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系墓怆娮ㄆ鋬?nèi)部有發(fā)光管D 和光電三極管T）中。連接好其它接線。2、 檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使光反射面與型光纖頭輕觸；再調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w 電位器，使電壓表（20檔）顯示為。.3、 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，被測(cè)體離開探頭，每隔0.1mm 讀取電壓表顯示值，將數(shù)據(jù)填入表7-8 。根據(jù)表 7-8數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算測(cè)量范圍1mm 時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)X( mm)12.2512.3512.451

7、2.5512.6512.7512.8512.9513.0513.1513.25V( v)00.060.160.280.390.510.610.700.810.880.98表 7-8 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)記位移為 X，電壓為 Y， 測(cè)量范圍為 1mm時(shí)，擬合曲線表達(dá)式為：y = 1.017x - 12.48線性度：由擬合曲線及散點(diǎn)圖可以看出，最大偏差在點(diǎn)(12.45,0.16) 處，故?u = 0.02165V ， yFS= 1.017V?u = yFS 100%= 2.129%靈敏度：?US = 1.017?X2、 實(shí)驗(yàn)曲線圖 4.3 擬合曲線六、思考題光纖位移傳感器測(cè)位移時(shí)對(duì)被測(cè)

8、體的表面有些什么要求？.答：光纖傳感器位移/ 輸出電壓 ( 信號(hào) ) 曲線的形狀取決于光纖探頭的結(jié)構(gòu)特性，但是輸出信號(hào)的絕對(duì)值卻是被測(cè)表面反射率的函數(shù)，為了使傳感器的位移靈敏度與被測(cè)表面反射率無關(guān)，可采取歸一化過程，即將光纖探頭調(diào)整到位移/ 輸出曲線的波峰位置上，調(diào)整輸人光使輸出信號(hào)達(dá)到滿量程，這樣就可對(duì)被測(cè)量表面的顏色、灰度進(jìn)行補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)三十四光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、基本原理光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種。本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型的（光電斷續(xù)器），傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過轉(zhuǎn)盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換

9、成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，將脈沖計(jì)數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、轉(zhuǎn)動(dòng)源、光電轉(zhuǎn)速傳感器光電斷續(xù)器（已裝在轉(zhuǎn)動(dòng)源上）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)0 24V 旋鈕旋到最小 （逆時(shí)針旋到底）并接上電壓表； 再按圖7-12 所示接線。將主機(jī)箱中頻率轉(zhuǎn)速表的切換開關(guān)切換到轉(zhuǎn)速處。.2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)。在小于12V 范圍內(nèi) （電壓表監(jiān)測(cè)） ，調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源（即調(diào)節(jié)電機(jī)電樞電壓），觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速表的顯示情況4。3、 從 2V開始每增加1V 記錄相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待轉(zhuǎn)速表顯示比較穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)）。畫出電機(jī)的

10、V- 特性曲線（電機(jī)電樞電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電壓234567891011轉(zhuǎn)速3305707701020124014501680190021302350表 5-4記電壓為X，轉(zhuǎn)速為Y，擬合曲線表達(dá)式為：y = 223.9x - 111.22、實(shí)驗(yàn)曲線.圖 4.3 擬合曲線六、思考題已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中用了多種傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速，試分析比較一下哪種方法最簡(jiǎn)單、方便。答：我認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)用霍爾傳感器會(huì)更好，因?yàn)榛魻柺骄缺容^高，頻率比較快， 成本低。并且對(duì)外部環(huán)境的要求不高，工作溫度可以達(dá)到150，綜合各方面因素考慮，霍爾傳感器做這次實(shí)驗(yàn)的計(jì)數(shù)元件更為簡(jiǎn)單、方便

11、。實(shí)驗(yàn)三十五光電傳感器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵悄苷{(diào)節(jié)器和光電傳感器（光電斷續(xù)器光耦）的應(yīng)用，學(xué)會(huì)智能調(diào)節(jié)器的使用。二、基本原理利用光電傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)經(jīng)F/V轉(zhuǎn)換后作為轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)與智能人工調(diào)節(jié)儀的轉(zhuǎn)速設(shè)定比較后進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)電壓驅(qū)動(dòng)器改變直流電機(jī)電樞電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)速趨近設(shè)定轉(zhuǎn)速（設(shè)定值：400 轉(zhuǎn)分 2200 轉(zhuǎn)分）。轉(zhuǎn)速控制原理框圖如圖7-13所示。.三、實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、轉(zhuǎn)動(dòng)源。四、調(diào)節(jié)儀簡(jiǎn)介（一)概述主機(jī)箱中所裝的調(diào)節(jié)儀表為人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)儀，該儀表由單片機(jī)控制，具有熱電阻、熱電偶、電壓、電流、頻率、 TTL 電平等多種信號(hào)自由輸入（通過輸入規(guī)

12、格設(shè)置） ，手動(dòng)自動(dòng)切換，主控方式在傳統(tǒng) PID 控制算法基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊控制理論創(chuàng)建了新的人工智能調(diào)節(jié) PID 控制算法，在各種不同的系統(tǒng)上，經(jīng)儀表自整定的參數(shù)大多數(shù)能得到滿意的控制效果，具有無超調(diào)，抗擾動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。此外該儀表還具有良好的人機(jī)界面， 儀表能根據(jù)設(shè)置自動(dòng)屏蔽不相應(yīng)的參數(shù)項(xiàng)， 使用戶更覺簡(jiǎn)潔便易接受。（二）主要技術(shù)指標(biāo)1、基本誤差：0.5%F.S1 個(gè)字， 0.3%F.S 1 個(gè)字2、冷端補(bǔ)償誤差：2.0 3、采樣周期：0.5秒4、控制周期：繼電器輸出與閥位控制時(shí)的控制周期為2 120秒可調(diào)，其它為2秒。1085、報(bào)警輸出回差（不靈敏區(qū)）： 0.5或 5.6、繼電器觸點(diǎn)輸出：A

13、C250V/7A（阻性負(fù)載）或AC250V/0.3A （感性負(fù)載）7、驅(qū)動(dòng)可控硅脈沖輸出：幅度 3V，寬度50 S 的過零或移相觸發(fā)脈沖（共陰）8、驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器信號(hào)輸出：驅(qū)動(dòng)電流 15mA，電壓 9V9、連續(xù) PID 調(diào)節(jié)模擬量輸出：0 10mA （負(fù)載 500 200 ）， 4 20mA （負(fù)載 250100），或 0 5V （負(fù)載 100k）， 1 5V （負(fù)載 100k）10、電源： AC90V 242V（開關(guān)電源） ，50/60Hz ，或其它特殊定貨11、工作環(huán)境：溫度0 50.0 ，相對(duì)濕度不大于85%無腐蝕性氣體及無強(qiáng)電磁干擾的場(chǎng)所（三）調(diào)節(jié)儀面板說明面板上有 PV 測(cè)量顯示窗、

14、 SV 給定顯示窗、 4 個(gè)指示燈窗和4個(gè)按鍵組成。 如圖 7-14所示。面板： 1、 PV 測(cè)量值顯示窗；2 、SV 給定值顯示窗；3 、 AT 自整定燈；4、 ALM1 AL1 動(dòng)作指示燈；5 、ALM2 手動(dòng)指示燈（兼程序運(yùn)行指示燈）；6、 OUT 調(diào)節(jié)控制輸出指示燈；7 、 SE T 功能鍵；8、 ? 數(shù)據(jù)移位（兼手動(dòng)自動(dòng)切換及參數(shù)設(shè)置進(jìn)入）；9、 數(shù)據(jù)減少鍵（兼程序運(yùn)行暫停操作）；.10、 數(shù)據(jù)增加鍵（兼程序復(fù)位操作）。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、設(shè)置調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速控制參數(shù)按圖 7-15 示意接線。 檢查接線無誤后， 合上主機(jī)箱上的總電源開關(guān)。 將控制對(duì)象開關(guān)撥到 Fi 位置后再合上調(diào)節(jié)器電源開關(guān)。

15、 儀表上電后，儀表的上顯示窗口（ PV）顯示隨機(jī)數(shù)或 HH 或 LL ；下顯示窗口（ SV）顯示控制給定值（實(shí)驗(yàn)值） 。按 SET 鍵并保持約 3 秒鐘，即進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下按SET 鍵，儀表將按參數(shù)代碼1 20 依次在上顯示窗顯示參數(shù)符號(hào)，下顯示窗顯示其參數(shù)值，此時(shí)分別按 ? 、三鍵可調(diào)整參數(shù)值，長(zhǎng)按或可快速加或減 , 調(diào)好后按 SET 鍵確認(rèn)保存數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到下一參數(shù)繼續(xù)調(diào)完為止。長(zhǎng)按 SET 將快捷退出 ,也可按 SET +?直接退出。如設(shè)置中途間隔10秒未操作，儀表將自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，退出設(shè)置狀態(tài)。2、設(shè)置轉(zhuǎn)速控制參數(shù)方法步驟（1）首先設(shè)置Sn （輸入方式）按住 SET 鍵約

16、3秒鐘，儀表進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，PV 窗顯示 AL-1 （上限報(bào)警） 。再按SET 鍵 11 次， PV 窗顯示 Sn （輸入方式） ，按、鍵可調(diào)整參數(shù)值，使SV 窗顯示 u 。（2）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 oP-A （主控輸出方式） ，按、 鍵修改參數(shù)值，使 SV 窗.顯示 5。（3）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 oP-b （副控輸出方式） ，按、鍵修改參數(shù)值，使SV 窗顯示 1。（ 4）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 ALP（報(bào)警方式） ，按、 鍵修改參數(shù)值， 使 SV 窗顯示 1 。（ 5）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 CooL （正反控制選擇） ，按鍵，使 SV 窗顯示

17、 0 。（ 6）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 P-SH （顯示上限），長(zhǎng)按鍵修改參數(shù)值， 使 SV 窗顯示 9999 。（ 7）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 P-SL （顯示下限），長(zhǎng)按鍵修改參數(shù)值， 使 SV 窗顯示 0 。（8）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 Addr（通訊地址），按? 、三鍵調(diào)整參數(shù)值，使SV窗顯示 1。（ 9）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 bAud （通訊波特率 ) ），按 ? 、三鍵調(diào)整參數(shù)值，使使 SV 窗顯示 9600 。（ 10）長(zhǎng)按 SET 鍵快捷退出， 再按住 SET 鍵保持約 3 秒鐘，儀表進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)， PV 窗顯示 AL-1 （上限報(bào)警）

18、 ；按? 、三鍵可調(diào)整參數(shù)值，使SV 窗顯示 2500 。（11）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 Pb （傳感器誤差修正） ，按、鍵可調(diào)整參數(shù)值，使SV窗顯示 0。（12）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 P（速率參數(shù)），按? 、鍵調(diào)整參數(shù)值，使SV 窗顯示 1。（ 13）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 I （保持參數(shù)），按 ? 、三鍵調(diào)整參數(shù)值， 使 SV 窗顯示 950 。（14）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 d（滯后時(shí)間），按? 、鍵調(diào)整參數(shù)值，使SV 窗顯示 10。（15）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 FILt（濾波系數(shù)） ，按、 、 鍵可修改參數(shù)值，使 SV 窗顯示 1。（16）再按 SET 鍵， PV 窗顯示 dp（小數(shù)點(diǎn)位置） ，按、鍵修改參數(shù)值，使SV 窗顯示 0。.（17）再按 SET 鍵，PV 窗顯示 outH（輸出上限） ，按 ? 、 三鍵調(diào)整參數(shù)值，使 SV窗顯示 200