《傳感與檢測技術(shù)》實驗指導(dǎo)書

1、傳感與檢測技術(shù)實驗指導(dǎo)書潘云紅，王春茹，周延周編廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院2014年11月印刷7實驗1實驗項目名稱：溫度傳感器-熱電偶測溫實驗及熱電偶標(biāo)定實驗項目性質(zhì)：綜合實驗實驗計劃學(xué)時：4學(xué)時一、實驗?zāi)康?.了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；2.掌握熱電偶校驗的基本方法；3.學(xué)習(xí)如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否及格。二、實驗內(nèi)容和要求觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理； 通過對K型熱電偶的測溫和校驗，了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；掌握熱電偶的校驗的基本方法；學(xué)習(xí)如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否合格。三、實驗原理：（1）由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時

2、則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱電勢。圖1-1 熱電偶測溫原理試驗臺圖（1-1）中T為熱端，To為冷端，熱電勢（2）以K分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，來校準(zhǔn)E分度熱電偶。四、實驗所需部件：K（也可選用其他分度號的熱電偶）、E分度熱電偶、溫控電加熱爐、溫度傳感器實驗?zāi)K、數(shù)字電壓表。五、實驗步驟：（1）觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱電偶保護(hù)外套），了解溫控電加熱器工作原理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時間比例式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。溫度設(shè)定：撥動開關(guān)撥向“設(shè)定”位，調(diào)節(jié)設(shè)定電位器，儀表顯示的溫度值隨之變化，調(diào)節(jié)至實驗

3、所需的溫度時停止。然后將撥動開關(guān)扳向“測量”側(cè)，接入熱電偶控制爐溫。（注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖）。（2）首先將溫度設(shè)定在50左右，打開加熱開關(guān)，（加熱電爐電源插頭插入主機加熱電源出插座），熱電偶插入電加熱爐內(nèi)，K分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測試”端，E分度熱電偶接“溫控”端，注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶，萬用表置毫伏檔，當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“溫控”時測E分度熱電偶的熱電勢，待設(shè)定爐溫達(dá)到穩(wěn)定時用電壓表毫伏檔分別測試溫控（E）和測試（K）兩支熱電偶的熱電勢（直接用電壓表在熱電偶接線端測量，鈕子開關(guān)還是保持倒向“E”分度熱電偶方向）。每支熱電偶至少測兩次求平均值

4、，并將結(jié)果填入表1-1。（3）繼續(xù)將爐溫提高到70、90、110、130和150，重復(fù)上述實驗，觀察熱電偶的測溫性能，并將對應(yīng)結(jié)果填入下表。（4）因為熱電偶冷端溫度不為0，則需對所測的熱電勢值進(jìn)行修正 E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)實際電動勢 測量所得電勢 溫度修正電勢查閱熱電偶分度表，上述測量與計算結(jié)果對照。（5）校熱電偶熱電勢與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度的絕對誤差為，相對誤差為。六、注意事項：1、加熱爐溫度請勿超過200，當(dāng)加熱開始，熱電偶一定要插入爐內(nèi)，否則爐溫會失控，同樣做其它溫度實驗時也需用熱電偶來控制加熱爐溫度。2、因為溫控儀表為E分度，加熱爐的溫度就必須由E分度熱電偶來控制

5、，E分度熱電偶必須接在面板的“溫控”端。所以當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“測試”方接入K分度熱電偶時，數(shù)字溫度表顯示的溫度并非為加熱爐內(nèi)的溫度。七、思考題將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值是否正確？為什么？表1-1 實驗數(shù)據(jù)表熱電偶被測量溫度507090110130150標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（K）第1次測量第2次測量第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度被校熱電偶（E）第1次測量第2次測量第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度兩偶溫度誤差絕對誤差相對誤差實驗時環(huán)境溫度： 實驗2實驗項目名稱：位移傳感器實驗實驗項目性質(zhì)：普通實驗實驗計劃學(xué)時：4學(xué)時(1) 光纖位移傳感器的測量 光纖傳感技術(shù)是適隨著光纖通信和集成

6、光學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型傳感技術(shù)。一、 實驗?zāi)康牧私釩SY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實驗臺的使用方法，掌握光纖傳感器測量位移的基本原理，學(xué)會繪制輸入輸出特性曲線，掌握分析其線性度/靈敏度的方法。二、 實驗內(nèi)容和要求1學(xué)習(xí)光纖傳感器測量位移的基本原理，選擇相應(yīng)的實驗?zāi)K，進(jìn)行正確的連線。2通過改變位移輸入量，觀察輸出電壓的變化，并繪制輸入輸出特性曲線。3基于輸入輸出特性曲線，計算光纖傳感器的的靈敏度，并分析其線性度。三、 實驗主要儀器設(shè)備和材料1. CSY2001B型傳感器系統(tǒng)綜合實驗臺(下稱主機) 1臺2 光纖轉(zhuǎn)換器 1個3. 光纖光電傳感器實驗?zāi)K 1塊4. 示波器 1臺5. 螺旋測微儀 1

7、把6. 反射鏡片 1片四、 實驗方法、步驟及結(jié)果測試工作原理：本光纖傳感器為反射式, 光纖采用Y型結(jié)構(gòu),兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭,一束作為接收, 另一端作為光源發(fā)射, 近紅外二極管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物,由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號, 反射光的強弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系, 通過對光強的檢測就可得知位置量的變化。圖2-1 反射式光纖位移傳感器原理及接線1. 連接主機與實驗?zāi)K電源線及光纖變換器探頭接口, 光纖探頭探頭裝上探頭支架,探頭垂直對準(zhǔn)反射片中央(鍍鉻圓鐵片), 螺旋測微儀裝上支架, 以帶動反射鏡片位移。光電變換器V0

8、UT端接入主機電壓表的“數(shù)據(jù)采集入”。2. 開啟主機電源, 調(diào)節(jié)“光纖變換增益”為3V左右, 避免過強的背景光照射; 旋動測微儀使探頭及緊貼反射鏡片(如兩表面不平行可稍許扳動光纖探頭使兩平面吻合), 此時V0UT輸出0, 然后旋動測微儀,使反射鏡片離開探頭, 每隔0.5mm記錄一數(shù)值于下表。Xmm00.51.01.52.02.53.03.54.0V3. 要觀察光纖傳感器輸出特性時, 把示波器的探頭接在光纖位移傳感器的變換器V0UT端, 位移距離如再加大, 就能觀察到特性曲線的前坡與后坡。五、 實驗報告要求1. 繪出實驗接線圖,并簡述光纖傳感器測量位移的工作原理。2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出 V-X 曲線,分析線性較好的范圍。六、注意事項（1）光纖請勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤要注意保護(hù)，否則會使光通量衰耗加大造成靈敏度下降。（2）每臺儀器的光電轉(zhuǎn)換器（包括光纖）與轉(zhuǎn)換電路都是單獨調(diào)配的，請注意與儀器編號配對使用。（3）實驗時注意增益調(diào)節(jié)，輸出最大信號以3V左右為宜，避免過強的背景光照射。七、思考題（1）為什么要分析線性較好的范圍？（2）光纖通信與測量