檢測與自動化儀表實驗說明書

2022-09-09 07:36:03 字數 3411 閱讀 7679

實驗一金屬箔式應變計效能——應變電橋

實驗目的:

1、觀察了解箔式應變片的結構及貼上方式。

2、測試應變梁變形的應變輸出。

3、比較各橋路間的輸出關係。

實驗原理:

本實驗說明箔式應變片及直流電橋的原理和工作情況。

應變片是最常用的測力感測元件。當用應變片測試時,應變片要牢固地貼上在測試體表面,測件受力發生形變,應變片的敏感柵隨同變形,其電阻值也隨之發生相應的變化。通過測量電路,轉換成電訊號輸出顯示。

電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種,當電橋平衡時,橋路對臂電阻乘積相等,電橋輸出為零,在橋臂四個電阻r1、r2、r3、r4中,電阻的相對變化率分別為△r1/ r1、△r2/ r2、△r3/ r3、△r4/ r4 ,當使用乙個應

變片時,;當二個應變片組成差動狀態工作,則有;用四個應變片組成二個差動對工作,且r1= r2= r3= r4=r,。

實驗所需部件:(括號內為2001b型內容)

直流穩壓電源+4v、公共電路模組(一)、貼於主機工作台懸臂梁上的箔式應變計、螺旋測微儀、數字電壓表

實驗步驟:

1、連線主機與模組電路電源連線線,差動放大器增益置於最大位置(順時針方向旋到底),差動放大器「+」「—」輸入端對地用實驗線短路。輸出端接電壓表2v檔。開啟主機電源,用調零電位器調整差動放大器輸出電壓為零,然後拔掉實驗線,調零後模組上的「增益、調零」電位器均不應再變動。

(圖1)

2、觀察貼於懸臂梁根部的應變計的位置與方向,按圖(1)將所需實驗部件連線成測試橋路,圖中r1、r2、r3分別為固定標準電阻,r為應變計(可任選上梁或下樑中的乙個工作片),圖中每兩個節之間可理解為一根實驗連線線,注意連線方式,勿使直流激勵電源短路。

將螺旋測微儀裝於應變懸臂梁前端永久磁鋼上,並調節測微儀使懸臂梁基本處於水平位置。

3、確認接線無誤後開啟主機,並預熱數分鐘,使電路工作趨於穩定。調節模組上的wd電位器,使橋路輸出為零。

4、用螺旋測微儀帶動懸臂梁分別向上和向下位移各5mm ,每位移1mm記錄乙個輸出電壓值,並記入下表:

根據表中所測資料在座標圖上做出v—x曲線,計算靈敏度s:s=。

注意事項:

1、實驗前應檢查實驗連線線是否完好,學會正確插拔連線線,這是順利完成實驗的基本保證。

2、由於懸臂梁彈性恢復的滯後及應變片本身的機械滯後,所以當螺旋測微儀回到初始位置后橋路電壓輸出值並不能馬上回到零,此時可一次或幾次將螺旋測微儀反方向旋動乙個較大位移,使電壓值回到零後再進行反向採集實驗。

3、實驗中實驗者用螺旋測微儀進行位移後應將手離開儀器後方能讀取測試系統輸出電壓數,否則雖然沒有改變刻度值也會造成微小位移或人體感應使電壓訊號出現偏差。

4、因為是小訊號測試,所以調零後電壓表應置2v檔,用計算機資料採集時應選用200mv量程。

實驗二金屬箔式應變計三種橋路效能比較

實驗原理:

已知單臂、半橋和全橋電路的∑r分別為△r/ r、△2r/ r、4△r/ r。根據戴維南定理可以得出測試電橋近似等於·e·∑·∑r,電橋靈敏度ku=v/△r/r,於是對於單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度分別為1/4e、1/2e和e。由此可知,當e和電阻相對變化一定時,電橋的靈敏度與各橋臂阻值的大小無關。

實驗所需部件:

直流穩壓電源(+4v)、公共電路模組、箔式應變計、螺旋測微儀、數字電壓表。

實驗步驟:

1、在完成實驗一的基礎上,依次將圖(1)中的固定電阻r1,換接應變計組成半橋、將固定電阻r2 、r3,換接應變計組成全橋。

2、重複實驗一中實驗3-4步驟,完成半橋與全橋測試實驗。

3、在同一座標上描出v-x曲線,比較三種橋路的靈敏度,並做出定性的結論。

注意事項:

應變計接入橋路時,要注意應變計的受力方向,一定要接成差動形式,即鄰臂受力方向相反,對臂受力方向相同,如接反則電路無輸出或輸出很小。

實驗十五溫度感測器—熱電偶測溫實驗

實驗原理:

由兩根不同質的導體熔接而成的閉合迴路叫做熱電迴路,當其兩端處於不同溫度時則迴路中產生一定的電流,這表明電路中有電勢產生,此電勢即為熱電勢。

(圖10)

圖(10)中t為熱端,to為冷端,熱電勢et=

本實驗中選用兩種熱電偶鎳鉻—鎳矽(k)和鎳鉻—銅鎳(e)。

實驗所需部件:

k、e分度熱電偶、溫控電加熱爐、、位數字電壓表(自備)

實驗步驟:

1、觀察熱電偶結構(可旋開熱電偶保護外套),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。溫度調節方式為時間比例式,綠燈亮時表示繼電器吸合電爐加熱,紅燈亮時加熱爐斷電。

溫度設定:撥動開關撥向「設定」位,調節設定電位器,儀表顯示的溫度值℃隨之變化,調節至實驗所需的溫度時停止。然後將撥動開關扳向「測量」側,(注:

首次設定溫度不應過高,以免熱慣性造成加熱爐溫度過衝)。

2、首先將溫度設定在50℃左右,開啟加熱開關,,熱電偶插入電加熱爐內,k分度熱電偶為標準熱電偶,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,位萬用表置200mv檔,當鈕子開關倒向「溫控」時測e分度熱電偶的熱電勢,並記錄電爐溫度與熱電勢e的關係。

3、因為熱電偶冷端溫度不為0℃,則需對所測的熱電勢值進行修正

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,上述測量與計算結果對照。

4、繼續將爐溫提高到70℃、90℃、110℃和130℃,重複上述實驗,觀察熱電偶的測溫效能。

注意事項:

加熱爐溫度請勿超過150℃,當加熱開始,熱電偶一定要插入爐內,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。

因為溫控儀表為e分度,所以當鈕子開關倒向「測試」方接入k分度熱電偶時,數字溫度表顯示的溫度並非為加熱爐內的溫度。

附k型熱電偶分度表:

附e型熱電偶分度表:

實驗三十六霍爾式感測器——直流激勵特性

實驗原理:

霍爾元件是根據霍爾效應原理製成的磁電轉換元件,當霍爾元件位於由兩個環形磁鋼組成的梯度磁場中時就成了霍爾位移感測器。

霍爾元件通以恆定電流時,就有霍爾電勢輸出,霍爾電勢的大小正比於磁場強度(磁場位置),當所處的磁場方向改變時,霍爾電勢的方向也隨之改變。

(圖23)

實驗所需部件:

霍爾感測器、直流穩壓電源(2v)、公共電路模組(一)、、電壓表、測微儀

實驗步驟:

1、連線主機與實驗模組電源及感測器介面,確認霍爾元件直流激勵電壓為2v,另一激勵端接地,實驗接線按圖(23)所示,差動放大器增益10倍左右。

2、用螺旋測微儀調節振動平台使霍爾元件置於梯度磁場中間,並調節電橋直流電位器wd,使輸出為零。

3、從中點開始,調節螺旋測微儀,上下移動霍爾元件各3.5mm,每變化0.5mm讀取相應的電壓值,並記入下表:

作出v-x曲線,求得靈敏度和線性工作範圍。如出現非線性情況,請查詢原因。

注意事項:

直流激勵電壓只能是2v,不能接+2v(4v)否則銻化銦霍爾元件會燒壞。

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