自動檢測技術與儀表控制系統
實驗指導書
自動化學院
測控技術與儀器教研室
2009-9-1
實驗指導書使用說明
本實驗指導書適用於測控技術與儀器專業的《自動檢測技術與儀表控制系統實驗單元》。本實驗單元共8學時，預計開設實驗3個，其中有兩個驗證型實驗，乙個設計型實驗。實驗一中3個實驗任選做其一，實驗
二、三為必做實驗。該指導書是基於csy2000系列感測器與檢測技術實驗台，並參照《csy－2000感測器與檢測技術實驗台實驗指南》編寫的。
csy2000系列感測器與檢測技術實驗台簡介
一、實驗台組成
csy2000系列感測器與檢測技術實驗台由主控台、三源板（溫度板、轉動源、振動源）、15個（基本型）或22個（增強型）感測器和相應的實驗模板、資料採集卡及處理軟體、實驗台桌六部分組成。
1、主控台部分，提供高穩定的±15v、＋5v、±2v～±10v可調、＋2v～＋24v可調四種直流穩壓電源；主控台面板上還裝有電壓、頻率、轉速的3位半數顯表。音訊訊號源（音訊振盪器）0.4khz～10khz（可調）；低頻訊號源（低頻振盪器）1hz～30hz(可調)；氣壓源0～15kpa可調；高精度溫度控制儀表（控制精度±0.
5℃）；rs232計算機序列介面；流量計。
2、三源板：裝有振動台1hz～30hz（可調）；旋轉源0～2400轉/分（可調）；加熱源＜200℃（可調）。
3、感測器：基本型感測器包括：電阻應變式感測器、擴散矽壓力感測器、差動變壓器、電容式感測器、霍爾式位移感測器、霍爾式轉速感測器、磁電轉速感測器、壓電式感測器、電渦流位移感測器、光線位移感測器、光電轉速感測器、整合溫度感測器、k型熱電偶、e型熱電偶、pt100鉑電阻，共十五個。
增強型部分：可增加溼敏感測器、氣敏感測器、psd位置感測器、扭矩感測器、超生位移感測器、ccd電荷耦合器件、光柵位移感測器等七種感測器和衝擊實驗台。
4、實驗模組部分：普通型有應變式、壓力、差動變壓器、電容式、霍爾式、壓電式、電渦流、光線位移、溫度、移相/相敏檢波/濾波十個模組。增強型還增加psd、扭矩、超聲波、ccd、光柵、衝擊實驗六個模組。
5、資料採集卡及處理軟體：資料採集卡採用12位a/d轉換、取樣速度1500點/秒，取樣速度可以選擇，既可單取樣亦能連續取樣。標準rs－232介面，與計算機序列工作。
提供的吹了軟體有良好的計算機顯示介面，可以進行實驗專案選擇與編輯，資料採集，特性曲線的分析、比較、檔案訪問、列印等。
6、實驗台桌尺寸位1600×800×280（mm），實驗台桌上預留計算機及示波器安放位置。
二、感測器的簡要特性（參考值）
一．實驗屬性
霍爾測速實驗是乙個驗證性實驗。
二． 實驗目的
了解霍爾轉速感測器的應用。
三．基本原理
利用霍爾效應表示式：uh=khib，當被測圓盤上裝上n只磁性體時，圓盤每轉一周，磁場就變化n次。每轉一周霍爾電勢就同頻率相應變化，輸出電勢通過放大、整形和計數電路後就可以測量被測旋轉物的轉速。
四．需用器件與單元
霍爾轉速感測器、直流源+5v、轉速調節2~24v、轉動源單元、數顯單元的轉速顯示部分。
五．實驗步驟
1．根據圖1-1，將霍爾轉速感測器裝於感測器支架上，探頭對準反射面上的磁鋼。
圖1-1 霍爾轉速感測器安裝示意圖
2．將5v直流電源加於霍爾元件電源輸入端（紅色）。
3. 將霍爾轉速感測器輸出端插入數顯單元fin端（黃色）。
4. 將轉速調節中的2v~24v轉速電源引入到臺面上轉動單元中轉動電源2v~24v插孔。
5. 將數顯單元上的波段開關撥到轉速檔，此時數顯表旁轉速指示燈亮。
6. 調節轉速調節電壓使轉動速度變化。觀察並記錄數顯表轉速顯示的變化，將實驗資料填入表1-1。
表1-1 驅動電壓與轉速記錄資料
六．測速比較實驗
應用磁電式轉速感測器進行測速實驗，與霍爾測速實驗結果進行比較，比較二者的測量精度，分析誤差產生的原因。
七．作業與思考題
1． 利用霍爾元件測轉速，在測量上有否限制？
2． 本實驗裝置上用了十二隻磁鋼，能否用乙隻磁鋼？
3．為什麼說磁電式轉速感測器不能測很低速的轉動？
一、實驗屬性
該實驗是乙個驗證性實驗。
二、 實驗目的
了解不同的被測體材料對電渦流感測器效能的影響。
三、基本原理
渦流效應與金屬導體本身的電阻率和磁導率有關，因此不同的材料就會有不同的效能。
四、需用器件與單元
電渦流感測器實驗模板、電渦流感測器、直流電源、數顯單元、測微頭、鐵圓片、銅圓片和鋁圓片。
五、實驗步驟
1. 根據圖1-2、圖1-3安裝電渦流感測器；
2. 觀察感測器結構；
3. 將電渦流感測器輸出線接入實驗模板上標有l的兩端插孔中，作為振盪器的乙個元件（感測器遮蔽層接地）；
4. 在測微頭端部裝上鐵質金屬圓片，作為電渦流感測器的被測體；
5. 將實驗模板輸出端v0與數顯單元輸入端vi相接，數顯表量程切換開關選擇電壓20v檔；
6. 用連線導線從主控台接入15v直流電源導模板上，標有＋15v的插孔中；
7. 使測微頭與感測器線圈端部接觸，開啟主控箱電源開關，記下數顯表讀數，然後每隔0.2mm讀乙個數，知道輸出幾乎不變為止。將結果填入表1-2；
8. 將原鐵圓片換成鋁圓片和銅圓片，重複上述實驗步驟，並把結果填入表1-3、1-4中。
9. 根據資料畫出v-x曲線，並根據曲線找出線性區域及進行正負位移測量時的最佳工作點。
圖1-2 電渦流感測器安裝示意圖
圖1-3 電渦流感測器位移實驗接線圖
表1-2 被測體為鐵圓片時的位移與輸出電壓資料
表1-3 被測體為鋁圓片時的位移與輸出電壓資料
表1-4 被測體為銅圓片時的位移與輸出電壓資料
六、思考題
1. 電渦流感測器的量程與哪些因素有關？
2. 用電渦流感測器進行非接觸位移測量時，如何根據量程使用所選感測器？
一、實驗屬性
該實驗是乙個驗證性實驗。
二、 實驗目的
了解熱電阻的特性與應用。
三、基本原理
利用導體電阻隨溫度變化的特性，熱電阻用於測量時，要求其材料電阻溫度係數大，穩定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關係。常用鉑電阻和銅電阻，鉑電阻在0～630.74℃以內，電阻rt與溫度t的關係為：
r0系溫度為0℃時的電阻。本實驗r0＝100℃，at＝3.9684×10－2/℃，bt＝－5.
847×10－7/℃2，鉑電阻現是三線連線，其中一端接二根引線，主要為消除引線電阻對測量的影響。
四、需用器件與單元
加熱源、k型熱電偶、pt100熱電阻、溫度控制單元、溫度感測器實驗模板、數顯單元、萬用表。
五、實驗步驟
自動檢測技術及儀表控制系統總結
靜態特性 檢測系統在被測量處於時的。靈敏度 測量系統在穩態下輸出量的增量與輸入量的增量之比。檢測系統的結構 補償結構和差分結構。溫度 表徵物體或系統的冷熱程度的物理量，給冷熱程度以數值的表示稱為溫度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。溫標 溫度的一種數值表示方法，並給出了溫度數值化的一...
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