自动化检测技术与装置实验指导书
本科自动检测技术及应用(第2版)综合实验指导书
工业生产流水线自动化测控综合实验台检测技术综合实验实验指导书主编:适用专业:电气技术及其自动化实验地点:技术中心20xx-xx自动检测技术(本科)综合实验指导书目录第一章流水线自动化测控综合实验台综述 (1)1.1 结构和功能综述 (1)1.2实验项目 (5)1.3实验台的配置 (6)1.4 技术参数 (7)第二章检测技术综合实验台的动作过程综述 (8)2.1 整机工作流程和步骤 (8)2.2 送料机构说明 (10)2.3 机械手搬运机构说明 (10)2.4 工件传送和分选知识 (11)2.5涉及到的其他气动元件知识 (12)第三章检测技术综合实验的目的、步骤及结果 (17)3.1 系统的初始化操作 (17)3.2 分选实验 (19)3.3 电容接近开关实验及性能测试 (24)3.4 电涡流位移传感器实验及线性化的研究 (26)3.5 应变传感器称重实验及非线性和温漂的研究 (30)3.6 PLC工控编程实验第一章流水线自动化测控综合实验台综述1.1 结构和功能综述1.1.1YL237型工业流水线自动化测控综合实验台的特点本实验设备名称为“工业流水线自动化测控综合实验台”,简称为“检测技术综合实验台”,配置了电脑和三菱PLC(可以改为配置西门子PLC,并改写对应的PLC程序)。
本实验指导书阐述了工业生产流水线自动化测控综合实验台的基本结构、工作原理、工作过程和操作步骤,给出了较详细的使用说明。
阅读和理解本实验指导书,也是机电一体化知识学习的一部分。
本实验台将多门理论课中学到的机械、电子、传感器、检测、PLC、电气控制等课程有关知识加以综合。
为了进行研究性实验,本实验系统还允许进行模块化拆分和组合,可以通过重新定义输入/输出口地址,重新对PLC进行编程,完成学生自己想要的动作和功能。
图1-1 流水线自动化测控综合实验台示意图图1-2 检测技术综合实验室全貌1.1.2 检测技术综合实验台总体实验目的①验证学过的几种常用传感器的原理;②对几种常用传感器的特性进行测试;③学习几种常用传感器的调试;④学习传感器在气动、流水线运行中的测控方法;⑤学习气动系统的组成和调试;⑥学习如何组成综合测试系统等。
《自动检测技术实验指导书》
《自动检测技术实验指导书》红河学院工学院自动化系目录[实验一]单臂电桥性能实验[实验二]半桥性能实验[实验三]全桥性能实验[实验四]电容式传感器的位移特性实验[实验五]直流鼓舞时霍尔式传感器的位移特性实验[实验六]电涡流传感器的位移特性实验[实验七]被测体材质对电涡流式传感器的特性阻碍实验[实验八]光纤传感器的位移特性实验[实验九]集成温度传感AD590温度特性实验[实验十]铂电阻温度特性实验[实验十一]铜电阻温度特性实验[实验十二]K型热电偶测温实验[实验十三]E型热电偶测温实验[实验一]单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作状况。
二、所需器件及模块1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20克砝码10只、±15V电源、±2V电源、万用表(自备)。
三、实验步骤1、按照图(1-1)应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。
传感器中各应变片R1、R2、R3、R4已接入模块的下方,K1开关应置于O FF状态。
加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判不,R1=R2= R3= R4=1K,加热丝阻值为25Ω。
2、接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块±15V电源(从实验台可用快捷插座一次接入),检查无误后,合上实验台电源开关,实验模块±15V指示灯应亮,将14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块增益电位器调剂大致在W3 35左右、W4 100(这时增益在100左右)位置,再进行差动放大器调零,将仪器放大器的正(Vin+)、负(Vin-)输入端与地短接,可用屏蔽线直截了当把输入端和调“O”端连接,V02输出端与实验台面板上数显表外接输入端量程为0-2V,调剂实验模板上调零电位器W5和W6,使数显表显示为零,关闭实验台电源。
3、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的其中一个应变片R1、R2、R3、R4(即1号实验模块下方的R1)接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块直流电桥作为一个桥臂与R14、R15、R16接成直流电桥(R 14、R15、R16、在14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块内已连接好),接上桥路A、B两端电源电压±2V(从实验台±2V引入或14号模块板上引入)。
《自动检测技术实验指导书》(老设备).doc
传感器与自动检测技术实验指导书红河学院工学院自动化系目录[实验一]单臂电桥性能实验[实验二]半桥性能实验[实验三]全桥性能实验[实验四]电容式传感器的位移特性实验[实验五]直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验[实验六]电涡流传感器的位移特性实验[实验七]被测体材质对电涡流式传感器的特性影响实验[实验八]光纤传感器的位移特性实验[实验九]集成温度传感AD590温度特性实验[实验十]铂电阻温度特性实验[实验十一]铜电阻温度特性实验[实验十二]K型热电偶测温实验[实验十三]E型热电偶测温实验[实验一]单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作状况。
二、所需器件及模块1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20克砝码10只、±15V电源、±2V电源、万用表(自备)。
三、实验步骤1、根据图(1-1)应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。
传感器中各应变片R1、R2、R3、R4已接入模块的下方,K1开关应置于OFF状态。
加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,R1=R2= R3=R4=1K,加热丝阻值为25Ω。
2、接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块±15V电源(从实验台可用快捷插座一次接入),检查无误后,合上实验台电源开关,实验模块±15V指示灯应亮,将14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块增益电位器调节大致在W3 35左右、W4 100(这时增益在100左右)位置,再进行差动放大器调零,将仪器放大器的正(Vin+)、负(Vin-)输入端与地短接,可用屏蔽线直接把输入端和调“O”端连接,V02输出端与实验台面板上数显表外接输入端量程为0-2V,调节实验模板上调零电位器W5和W6,使数显表显示为零,关闭实验台电源。
3、将1号金属箔式应变片传感器实验模块的其中一个应变片R1、R2、R3、R4(即1号实验模块下方的R1)接入14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块直流电桥作为一个桥臂与R14、R15、R16接成直流电桥(R14、R15、R16、在14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块内已连接好),接上桥路A、B两端电源电压±2V(从实验台±2V引入或14号模块板上引入)。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一.课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来,形成系统的概念,培养学生综合应用知识的能力,掌握智能检测(或仪表)系统设计的基本思想和方法。
二.设计方法(一)智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时,首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1.从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时,根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务,分别并绘制硬件和软件总框图,然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务,这些子任务再向下分,直到每个低级的子任务足够的简单,可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现,有些子任务可以采用某些通用化的模块(模件)实现。
2.经济性要求为了获得较高的性能价格比,设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下,应尽可能采用简单的方案,因为方案简单意味着元器件少,可靠性高,从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时,还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
(二)智能化测量控制仪表的硬件电路设计1.单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时,应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件,以及相关的技术支持等因素。
2.存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时,应设计片外存储器。
3.输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道(包括A/D转换器和输入电路)输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息(如功能选择,量程范围、阈值等)以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态(如报警信息)都需要通过接口电路实现,因此要设计相应的接口电路。
4.测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成,即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件,如果已有相应的模块芯片出售,设计时只要选用合适(符合技术要求)的芯片即可;如果没有相应的模块供应,则在设计时要根据仪表的技术指标,自行设计这些组件。
检测技术与自动化仪表实验指导书.doc
检测技术与自动化仪表实验指导书黄山学院信息工程学院自动化教研室施云贵2011年12月- I -目录第一章实验装置说明 (1)第一节系统概述 (1)一、QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置特点: (1)二、本实验装置可以灵活搭配,进行多方面的实验,有利于学生掌握下列内容: 1三、实验的基本程序: (1)第二节QSYB-HG1型化工自动化仪表实验对象 (2)一、被控对象 (2)二、检测装置 (2)三、执行机构 (3)第三节软件介绍 (3)一、组态王6.52 (3)第四节实验操作规程 (4)一、实验前的准备 (4)二、实验过程的基本程序 (4)三、实验安全操作规程 (4)第二章仪器、仪表的认识及使用实验 (5)实验一玻璃转子流量计的认识实验及使用实验 (5)一、实验目的 (5)二、实验所需仪器设备 (5)三、实验指导 (5)四、实验内容 (5)五、实验报告: (6)实验二电压表、电流表的认识及使用实验 (6)一、实验目的 (6)二、实验所需仪器设备 (6)三、实验指导 (6)四、实验内容 (6)五、实验报告: (7)实验三流量积算仪的认识及使用实验 (7)一、实验目的 (7)二、实验所需仪器设备 (7)三、实验指导 (7)四、实验内容 (7)五、注意事项 (8)六、实验报告 (8)实验四电动调节阀的工作原理及认识实验 (8)一、实验目的 (8)二、实验设备 (8)三、实验指导 (8)四、实验报告内容 (9)实验五涡轮流量变送器的工作原理及认识实验 (10)一、实验目的 (10)二、实验所需仪器设备 (10)三、实验指导 (10)四、实验内容 (10)五、注意事项 (11)六、实验报告 (11)实验六差压变送器的工作原理及认识实验 (11)一、实验目的 (11)二、实验所需仪器设备 (11)三、实验指导 (11)四、实验内容 (12)五、仪表校验记录单 (13)六、数据处理 (13)实验七扩散硅压力变送器的工作原理及认识实验 (13)一、实验目的 (13)二、实验所需仪器设备 (14)四、实验内容 (14)五、仪表校验记录单 (14)六、数据处理 (15)实验八氧量分析仪的工作原理及应用实验 (15)一、实验目的 (15)二、实验所需仪器设备 (15)三、实验指导 (15)四、实验内容 (18)五、实验总结 (18)- III -实验九变频器的工作原理及认识实验 (18)一、实验目的 (18)二、变频器简介 (18)三、实验设备 (19)四、实验步骤 (19)五、实验报告 (20)实验十智能巡检仪及闪光报警仪的工作原理及认识实验 (20)一、实验目的 (20)二、实验设备 (20)三、实验指导 (20)四、实验步骤 (21)五、实验总结 (22)实验十一智能调节器的工作原理及认识实验 (22)一、实验目的 (22)二、实验设备 (22)三、实验指导 (22)四、实验内容及步骤 (22)五、实验报告 (23)实验十二一体化温度变送器(热电偶)的工作原理及认识实验 (24)一、实验目的 (24)二、实验设备 (24)三、实验指导 (24)四、实验报告 (25)实验十三活塞式压力计的认识和使用实验 (25)一、实验目的 (25)二、实验设备 (26)三、实验指导 (26)四、实验步骤 (26)五、实验总结 (26)实验十四管式电阻炉的认识和温度控制实验 (26)一、实验目的 (26)二、实验设备 (26)三、实验指导 (26)四、实验步骤 (27)五、实验报告 (27)实验十五温度动圈表的认识实验 (27)一、实验目的 (27)二、实验设备 (28)三、实验指导 (28)四、实验步骤 (28)五、实验报告 (28)实验十六无纸记录仪的认识实验 (29)一、实验目的 (29)二、实验设备 (29)三、实验指导 (29)四、实验步骤 (29)五、实验报告 (29)- V -黄山学院信息工程学院自动化专业第一章实验装置说明第一节系统概述浙江求是科教设备有限公司生产的QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置,可以非常好地满足自动控制等课程实验的要求。
自动测试与检测技术课内实验指导书.docx
《自动测试与检测技术》课内实验六安职业技术学院信息工程系应用电子技术教研室实验一K型热电偶测温实验实验二气敏传感器实验实验三光敏电阻特性实验实验四霍尔测速实验实验五金属箔式应变片一一全桥性能实验实验六电容式传感器的位移特性实验实验一K型热电偶测温实验一、实验目的:了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器:智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理:热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器,它的原理杲妹于1821年发现的塞贝克效应,即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路,其两端相互连接,只要两节点处的温度不同,一端温度为T,另-端温度为To,则回路中就有电流产生,见图30-1 (a),即回路中存在电动势,该电动势被称为热电势。
图29-1 (a)两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。
'勺回路断开时,在断开处a, b之间便有一电动势E T,其极性和最值与回路中的热电势一致, 见图29」(b),并规宦任冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B为负极•实验表明"当ft® 小时,热电势Ej•与温度差(T-T0)成正比,W片场(T-T O)(1)S妨为塞贝克系数,又称为热电势率,它是热电偶的最重要的特征量,其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。
热电偶的基本定律:(1)均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的截面积和长度如何,也不论各处的温度分布如何,都不能产生热电势。
(2)中间导体定律用两种金属导体A, B组成热电偶测显时,在测温回路小必须通过连接孑线接入仪农测屜温差电势E 仍(T, To), lAj这些导体材料和热电偶导体A, B的材料往往并不相同。
在这种引入了中间导体的情况下,回路中的温差电势是否发生变化呢?热电偶中间导体定律指出:在热电偶回路中.只要中间导体C两端温度相冋,那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势(T, T0) 没有影响。
自动化检测实验指导
自动化检测实验指导实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成,一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器,此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
三、需用器件与单元:机头中的应变梁的应变片、测微头;显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V~±10V步进可调直流稳压电源;调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变片、调理电1位数显万用表(自备)。
路单元中的电桥、差动放大器;42五、实验步骤:1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有在应变梁自然状态(不受力)的情况下,用42应变片阻值;在应变梁受力状态(用手压、提梁的自由端)的情况下,测应变片阻值,观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化;标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化,是温度补偿片)。
如下图1—7所示。
图1—7观察应变片阻值变化情况示意图差动放大器调零点:按下图1—8示意接线。
将F/V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档,合上主、副电源开关,将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大,回转一点点的目的:电位器触点在根部估计会接触不良),调节差动放大器的调零电位器,使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成,关闭主电源。
图1—8差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验:⑴将±2V~±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档,将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路,电桥的一对角接±4V直流电源,另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端,将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端),如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。
自动检测技术实验指导书doc
自动检测技术实验指导书何宁电信学院自动化系2008年7月目录实验一箔式应变片性能――单臂电桥@ 实验二箔式应变片三种桥路性能比较@ 实验三半导体应变片直流半桥测试系统@ 实验四差动变压器性能@ 实验五差动螺管式电感传感器位移测量实验六光纤位移传感器――位移测量@ 实验七霍尔式传感器的直流激励特性@ 实验八霍尔式传感器的交流激励特性实验九电涡流式传感器的静态标定 @ 实验十被测材料对电涡流传感器特性的影响实验十一电容式传感器特性@ 实验十二电机测速实验电涡流传感器——转速测量光纤传感器-转速测量光电传感器的应用――光电转速测试实验一 箔式应变片性能――单臂电桥一、实验目地:观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
测试应变梁变形的应变输出。
比较各桥路间的输出关系。
二、实验原理:本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路,转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中,电阻的相对变化率分别为△R 1/R 1、△R 2/R 2、△R 3/R 3、△R 4/R 4,当使用一个应变片时,R ΔR =∑;当二个应变片组成差动状态工作,则有R R R Δ2=∑;用四个应变片组成二个差动对工作,且R 1=R 2=R 3=R 4=R ,R R R Δ4=∑。
由此可知,单臂,半桥,全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验所需部件:直流稳压电源(±4V 档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、(或双孔悬臂梁、称重砝码)、电压表。
四、实验步骤:1.调零。
开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),“+、-”输入端用实验线对地短路。
自动化 检测实验指导
自动化检测实验指导实验名称:自动化检测实验指导一、实验目的本实验旨在帮助学生掌握自动化检测的基本原理和方法,培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
通过实验的学习,学生能够理解自动化检测的应用领域和意义,掌握自动化检测的实验步骤和注意事项。
二、实验原理自动化检测是利用先进的仪器设备和计算机技术,对待测对象进行快速、准确的检测与分析。
其基本原理是通过传感器将待测物理量转化为电信号,然后经过放大、滤波等处理,最终由计算机进行数据采集和分析。
三、实验器材和试剂1. 自动化检测仪器:包括传感器、信号放大器、滤波器、数据采集卡等。
2. 待测样品:可以是液体、气体或固体等。
3. 实验室常用器材:如试管、移液器、计量瓶等。
4. 实验室常用试剂:如盐酸、硫酸、氢氧化钠等。
四、实验步骤1. 实验前准备:a. 检查实验仪器是否正常工作,如有故障及时修理或更换。
b. 清洗实验器材,保证实验环境的清洁。
c. 准备好待测样品和实验所需试剂,按照实验要求进行稀释或配制。
2. 实验操作:a. 将待测样品放置在适当的容器中,如试管或烧杯。
b. 将传感器与待测样品接触,确保传感器与样品之间的物理接触良好。
c. 打开仪器电源,调节仪器参数,如采样频率、放大倍数等。
d. 启动数据采集软件,开始采集数据。
e. 观察待测样品的变化,并记录数据。
3. 数据分析:a. 将采集到的数据导入数据分析软件,如Excel或Origin等。
b. 对数据进行处理和分析,如绘制曲线图、计算平均值和标准差等。
c. 根据实验目的和要求,对数据进行解释和讨论。
五、实验注意事项1. 实验操作时需佩戴实验室常规防护用品,如实验手套、护目镜等。
2. 实验过程中应注意仪器的正确使用和操作步骤的严格遵守。
3. 实验结束后,及时清理实验现场,归还实验器材。
4. 实验过程中如有异常情况或意外事件发生,应立即报告实验指导老师。
六、实验结果与讨论根据实验所采集的数据和分析结果,学生可以得出相应的结论,并对实验结果进行讨论和解释。
电力系统自动化装置实验指导书
实验一自动准同期条件测试一、实验目的1.掌握实验设备和仪器的使用方法,深入理解准同期条件。
2.掌握准同期条件的测试方法。
二、预习与思考1.为什么准同期装置都是利用滑差(脉动)电压这一特性进行工作的?2.准同期的条件有哪些?如何掌握标准?3.什么叫导前时间?导前时间恒定的条件是什么?三、原理说明1.滑差电压及其变化轨迹目前几乎所有的准同期装置都是利用滑差电压这一特性进行工作的。
所谓滑差电压是指待并发电机的电压U F和系统电压U x之间的电压差,通常用U s来表示。
发电机电压和系统电压的瞬时值,可用下式表示:u F=U F sin(ωF t+δ1) (1-1)u x=U x sin(ωx t+δ2) (1-2)U F、U x为发电机和系统电压的幅值,δ1 、δ2为发电机电压和系统电压的初相。
设U F=U x=U m,从式(1-1)和(1-2)可得滑差电压为:u s=u F-u x=2U m sin[(ωF t+δ1)/2-(ωx t+δ2)/2]×cos[(ωF t+δ1)/2+(ωx t+δ2)/2] (1-3)若初始相角δ1=δ2=0,则式(1-3)可简化为:u s=2U m sin[(ωF-ωx)t/2]cos[(ωF+ωx)t/2] (1-4)滑差电压U s随时间变化的轨迹示于图1-1。
由图1-1可以看出,u s中含有两种频率不同的分量,我们感兴趣的是U s的低频包络线。
用u sm表示滑差电压U s包迹的瞬时值,就得到u sm=2U m sin[(ωF-ωx)t/2] (1-5)令ωs= ωf-ωx式中ωs——滑差角速度。
则u sm=2U m sin(ωs t/2)(1-6)u图1-1 滑差电压变化轨迹关于滑差电压的概念还可以用相量来描述。
图1-2是滑差电压相量图。
xxU....xF.x.U.(a)(b)(c)(d)图1-2 滑差电压相量图(a)δ=ωs t;(b)δ=0;(c)δ=π/2;(d)δ=π图中用U F和U x表示发电机和系统电压的相量,当ωs不等于零时,U F和U x之间的相角差δ=ωs t,将随时间t不断改变。
自动检测技术及仪表控制系统实验指导书 (1)
实验指导书第一节系统概述一、概述“自动检测技术及仪表控制系统实验”是由实验控制对象、实验控制台及上位监控PC 机三部分组成。
根据工业自动化及其他相关专业的教学特点,并吸收了国内外同类实验装置的特点和长处,多次实验和反复论证而推出的一套全新的综合性实验装置。
本装置结合了当今工业现场过程控制的现状,是一套集自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的多功能实验设备。
该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数,可实现系统参数辨识,是帮助同学们对先进控制系统研究的一个物理模拟对象和实验平台。
学生通过本实验装置进行综合实验后可掌握以下内容:1.流量、温度、液位、压力等智能表的分类、工作原理、特性、安装方式及注意事项。
2.盘柜接线方式及组成。
3.上位机WinCC程序了解及应用。
二、系统特点●真实性、直观性、综合性强,控制对象组件全部来源于工业现场;●被控参数全面,涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典●各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以实现。
培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力;第二节:上位机、下位机认识一、概述上位机是指可以直接发出操控命令的计算机,一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化(液压,水位,温度等)。
下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机,一般是PLC/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的。
上位机发出的命令首先给下位机,下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。
下位机不时读取设备状态数据(一般为模拟量),转换成数字信号反馈给上位机。
简言之如此,实际情况千差万别,但万变不离其宗:上下位机都需要编程,都有专门的开发系统。
上位机操作画面下位机编程界面二、基本操作1.上位机点击桌面WinCC图标打开项目如图:在WinCC中可以建立新的项目,绘制上位机操作界面,建立变量与下位机连接从而实现自动控制。
自动化检测技术与装置实验指导书
实验目录实验一金属箔式应变片——单臂性能实验实验二金属箔式应变片——半桥性能实验实验三金属箔式应变片——全桥性能实验实验四金属箔式应变片——电子秤实验实验五差动变压器的性能测定实验六电容式传感器的位移特性实验实验七直流激励时霍尔传感器位移特性实验实验八热敏电阻的特性研究实验九光电二极管和光敏电阻的特性研究附录1 实验箱温度控制简要原理附录2 温度控制器使用说明实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、 实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。
二、 基本原理:金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为: S lR ρ= (1) 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时,将伸长l ∆,横截面积相应减小S ∆,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ∆,故引起电阻值变化R ∆。
对式(1)全微分,并用相对变化量来表示,则有:ρρ∆+∆-∆=∆S Sl lR R(2) 式中的ll ∆为电阻丝的轴向应变,用ε表示,常用单位με(1με=1×mm mm610-)。
若径向应变为r r ∆,电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为)(l l r r∆-=∆μ,因为S S ∆=2(r r ∆),则(2)式可以写成:l l k l l l l l l R R∆=∆∆∆++=∆++∆=∆02121)()(ρρμρρμ (3)式(3)为“应变效应”的表达式。
0k 称金属电阻的灵敏系数,从式(3)可见,0k 受两个因素影响,一个是(1+μ2),它是材料的几何尺寸变化引起的,另一个是)(ρερ∆,是材料的电阻率ρ随应变引起的(称“压阻效应”)。
对于金属材料而言,以前者为主,则μ210+≈k ,对半导体,0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。
实验也表明,在金属丝拉伸比例极限内,电阻相对变化与轴向应变成比例。
通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。
自动检测技术实验指导书
自动检测技术实验指导书何宁电信学院自动化系2008年7月目录实验一箔式应变片性能――单臂电桥@实验二箔式应变片三种桥路性能比较@实验三半导体应变片直流半桥测试系统@实验四差动变压器性能@实验五差动螺管式电感传感器位移测量实验六光纤位移传感器――位移测量@实验七霍尔式传感器的直流激励特性@实验八霍尔式传感器的交流激励特性实验九电涡流式传感器的静态标定@实验十被测材料对电涡流传感器特性的影响实验十一电容式传感器特性@实验十二电机测速实验电涡流传感器——转速测量光纤传感器-转速测量光电传感器的应用――光电转速测试实验一 箔式应变片性能――单臂电桥一、实验目地:观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
测试应变梁变形的应变输出。
比较各桥路间的输出关系。
二、实验原理:本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路,转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中,电阻的相对变化率分别为△R 1/R 1、△R 2/R 2、△R 3/R 3、△R 4/R 4,当使用一个应变片时,R ΔR =∑;当二个应变片组成差动状态工作,则有R R R Δ2=∑;用四个应变片组成二个差动对工作,且R 1=R 2=R 3=R 4=R ,R R R Δ4=∑。
由此可知,单臂,半桥,全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验所需部件:直流稳压电源(±4V 档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、(或双孔悬臂梁、称重砝码)、电压表。
四、实验步骤:1.调零。
开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),“+、-”输入端用实验线对地短路。
自动化装置实验指导 北化修改版
实验一 ICE调节器的整机特性调校原则一.目的与要求本实验的目的是掌握ICE调节器整机特性调校的内容、方法及注意事项,达到熟练测试PID参数的要求。
二.设备与接线所需设备:ICE调节器一台信号发生器一台直流毫安表一台数字电压表一台稳压电源一台秒表一块按图2-1-1接线。
图2-1-1 ICE调节器整机特性调校接线图三.内容与步骤(一)测量和给定指示刻度误差校验1.将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置,当测量信号为1V、3V、5V时,测量指针应指在0%、50%、100%刻度上,若误差>±0.5%,应在双针指示表的左侧调整机械零点,在指示单元调整电阻R6进行量程调节。
2.当外给定信号为1V、3V、5V时,给定指针应指在0%、50%、100%刻度上,若误差>±0.5%,应在双针指示表的右侧调整机械零点,在指示单元调整电阻R13进行量程调节。
3.把测量校正切换开关置于校正。
测量、给定指针应同时指示50%刻度。
若误差>+0.5%,在指示单元调整电阻R22,使其符合要求。
(二)手动操作特性及输出指示校验1.将调节器的开关置于测量、软手动、正作用、外给定各位置,拨动软手操板键,向右轻按,输出以100s/满量程的变化速度增加。
重按,输出以6s/满量程的变化速度增加。
向左轻按,输出以100s/满量程的变化速度减少。
重按,输出以6s/满量程的变化速度减少。
2.若不按软手操板键,则输出处于保持状态。
在输出为100%时,输出保持特性为—0.5%h。
3.按动软手操板键把输出指针分别移动到0%、50%、100%处,用直流毫安表检查输出电流是否在4mA、12mA、20mA。
误差≤±2.5%。
4.把自动/软手动/硬手动切换开关置于硬手动位置,将硬手动操作杆分别置于0%、50%、100%时,输出信号应为4mA、12mA、20mA。
误差≤±3%。
若超差,则在侧板进行零点(R5)以及量程(R4)调整。
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实验目录实验一金属箔式应变片——单臂性能实验实验二金属箔式应变片——半桥性能实验实验三金属箔式应变片——全桥性能实验实验四金属箔式应变片——电子秤实验实验五差动变压器的性能测定实验六电容式传感器的位移特性实验实验七直流激励时霍尔传感器位移特性实验实验八热敏电阻的特性研究实验九光电二极管和光敏电阻的特性研究附录1 实验箱温度控制简要原理附录2 温度控制器使用说明实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、 实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。
二、 基本原理:金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为: Sl R ρ= (1) 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时,将伸长l ∆,横截面积相应减小S ∆,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ∆,故引起电阻值变化R ∆。
对式(1)全微分,并用相对变化量来表示,则有:ρρ∆+∆-∆=∆S S l l R R (2) 式中的l l ∆为电阻丝的轴向应变,用ε表示,常用单位με(1με=1×mmmm 610-)。
若径向应变为r r ∆,电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为)(ll r r ∆-=∆μ,因为S S ∆=2(r r ∆),则(2)式可以写成:ll k l l l l l l R R ∆=∆∆∆++=∆++∆=∆02121)()(ρρμρρμ (3) 式(3)为“应变效应”的表达式。
0k 称金属电阻的灵敏系数,从式(3)可见,0k 受两个因素影响,一个是(1+μ2),它是材料的几何尺寸变化引起的,另一个是)(ρερ∆,是材料的电阻率ρ随应变引起的(称“压阻效应”)。
对于金属材料而言,以前者为主,则μ210+≈k ,对半导体,0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。
实验也表明,在金属丝拉伸比例极限内,电阻相对变化与轴向应变成比例。
通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。
用应变片测量受力时,将应变片粘贴于被测对象表面上。
在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。
通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化,根据(3)式,可以得到被测对象的应变值ε,而根据应力应变关系εσE = (4)式中 σ——测试的应力;E ——材料弹性模量。
可以测得应力值σ。
通过弹性敏感元件,将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变,因此可以用应变片测量上述各量,从而做成各种应变式传感器。
电阻应变片可分为金属丝式应变片,金属箔式应变片,金属薄膜应变片。
三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源、万用表(自备)。
四、实验内容与步骤:1、应变片的安装位置如图(1-1)所示,应变式传感器已装到应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
可用万用表进行测量,R1=R2=R3=R4=350Ω。
R1R2R3R4图1-1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,顺时针调节Rw2使之大致位于中间位置,再进行差动放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
(注意:当Rw2的位置一旦确定,就不能改变。
)3、按图1-2将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥,(R5、R6、R7模块内已接好),接好电桥调零电位器Rw1,接上桥路电源±5V,此时应将±5V地与±15V地短接(因为不共地)如图1-2所示。
检查接线无误后,合上主控箱电源开关。
调节Rw1,使数显表显示为零。
4、在砝码盘上放置一只砝码,读取数显表数值,以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值,直到200g砝码加完。
记下实验结果填入表1-1,关闭电源。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图(输出电压的变化量,重量变化量)和非线性误差δf1=Δm/y FS ×100%式中m∆(多次测量时为平均值)为输出值与拟合直线的最大偏差:y FS满量程输出平均值,此处为200g.五、实验注意事项:1、不要在砝码盘上放置超过1kg的物体,否则容易损坏传感器。
2、电桥的电压为±5V,绝不可错接成±15V,否则可能烧毁应变片。
六、思考题:1、单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用:(1)正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均可以。
七、实验报告要求:1、记录实验数据,并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。
2、从理论上分析产生非线性误差的原因。
实验二金属箔式应变片——半桥性能实验一、实验目的:1、了解半桥的工作原理。
2、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
二、基本原理:把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EGε/2。
式中E为电桥供电电压。
三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤:1、接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,进行差动放大器调零,方法为:将差放的正、负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器Rw3,使数显表显示为零,(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
2、根据图2-1接线。
R1、R2为实验模板左上方的应变片,注意R2应和R1受力状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。
接入桥路电源±5V,调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零,重复实验一中的步骤4、5,将实验数据记入表2-1,计算灵敏度WUS∆∆=/2,非线性误差2fδ。
若实验时显示数值不变化说明R1与R2两应变片受力状态相同。
则应更换应变片。
图2-1 应变式传感器半桥实验接线图重量(g)电压(mV)五、实验注意事项:1、不要在砝码盘上放置超过1kg的物体,否则容易损坏传感器。
2、电桥的电压为±5V,绝不可错接成±15V,否则可能烧毁应变片。
五、思考题:1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时,应放在:(1)对边(2)邻边。
2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差,是因为:(1)电桥测量原理上存在非线性(2)应变片应变效应是非线性的(3)调零值不是真正为零。
七、实验报告要求:1、记录实验数据,并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。
2、分析为什么半桥的输出灵敏度为什么比半桥时高了一倍,而且非线性误差也得到改善。
实验三金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的:了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本原理:全桥测量电路中,将受力性质相同的两个应变片接入电桥对边,当应变片初始阻值:=KEε。
其R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到明显改善。
三、需用器件和单元:应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤:1、根据3-1接线,实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1;进行灵敏度和非线性误差计算。
重量(g)电压(mV)图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、实验注意事项:1、不要在砝码盘上放置超过1kg的物体,否则容易损坏传感器。
2、电桥的电压为±5V,绝不可错接成±15V。
六、思考题:1、全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边)值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:(1)可以(2)不可以。
2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻。
图3-2 应变式传感器受拉时传感器周面展开图七、实验报告要求:1、根据所记录的数据绘制出全桥时传感器的特性曲线。
2、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,并从理论上加以分析比较,得出相应的结论。
实验四直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的:了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理:电子秤实验原理为实验三,利用全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始的电子秤。
三、需用器件和单元:应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤:1、按实验一中2的步骤,将差动放大器调零,按图3-1全桥接线,合上主控箱电源开关,调节电桥平衡电位器Rw1,使数显表显示0.000V(2V档)。
2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器Rw2(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V或—0.200V。
3、拿去托盘上的所有砝码,调节电位器Rw1(零位调节)使数显表显示为0.000V。
4、重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量量纲g,就可以称重,成为一台原始的电子秤。
5、把砝码依次放在托盘上,填入下表4-1。
五、实验注意事项:1、不要在砝码盘上放置超过1kg的物体,否则容易损坏传感器。
2、电桥的电压为±5V,绝不可错接成±15V。
六、实验报告要求:1、记录实验数据,绘制传感器的特性曲线。
2、分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大,怎么消除,若要增加输出灵敏度,应采取哪些措施。
实验六 电容式传感器的位移特性实验一、实验目的:了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理:利用平板电容C =εS /d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、S 、d 中三个参数中,保持两个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d )和测量液位(变S )等多种电容传感器。
变面积型电容传感器中,平板结构对极距特别敏感,测量精度受到影响,而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小,且理论上具有很好的线性关系,(但实际由于边缘效应的影响,会引起极板间的电场分布不均,导致非线性问题仍然存在,且灵敏度下降,但比变极距型好得多。
)成为实际中最常用的结构,其中线位移单组式的电容量C 在忽略边缘效应时为:()12ln 2r r lC πε=(1) 式中 l ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度; 12r r 、——外圆筒内半径和内圆柱外半径。