(2014春版)《现代检测技术》实验指导书

《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

二０一四年二月

实验一 热电偶测温及校验

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. 2

1

3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。 ①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。

②温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比

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）

① 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；

② 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3―5分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关保持在“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

五、 实验报告要求

1. 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。

热电偶名称 分度号 温度范围 允许偏差

镍铬—镍硅 K 0～400℃ ±3％ 镍铬－锰白铜 E ≤300℃ ±3％

表2 热电偶热电势校验数据

六、 思考题

1. 分析产生校验误差的各种因素，思考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 交流信号激励的称重传感器实验

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，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

1．CSY2001B 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

热电偶

被 测 量 温 度

50℃

70℃

90℃

110℃

130℃

150℃

标准热电偶热电势 (mv)

1

2 3 4

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)

1

2 3 4

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(Δδ%)

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W A 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③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W A使系统输出为零，

4．依次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) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 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。

实验三光纤位移传感器的测量

一、 实验目的

1．了解光纤位移传感器的结构和工作原理，

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，