测控专业综合实验报告

湖南科技大学测控技术与仪器专业

专业综合实验报告

姓名

学号

成绩

湖南科技大学机电工程学院

二〇一三年十一月十一日

目录

一、液压泵站综合控制实验 3

（一）实验目的 3

（二）实验内容 3

二、液压实验台PLC控制实验 4

（一）实验目的 4

（二）实验内容 4

三．振动测试与故障诊断综合实验（一） 5

（一）实验目的 5

（二）实验内容 5

四．振动测试与故障诊断综合实验（二） 6

（一）实验目的 6

（二）实验内容 6

五．基于虚拟仪器的自动控制原理综合实验7

（一）实验目的7

（二）实验内容7

六．基于虚拟仪器的传感器综合实验8

（一）实验目的8

（二）实验内容8

七．地震仪器综合设计9

（一）实验目的9

（二）实验内容9

八．电法仪器综合设计10

（一）实验目的10

（二）实验内容10

九、实验心得11

一、液压泵站综合控制实验

（一）实验目的

了解液压控制的装置，熟悉PLC编程，并且了解PLC控制在工业领域的发展。理解液压装置的原理并且用于实践生活中去。

（二）实验内容

此实验是液压的测量实验用PLC处理器控制来实现，液压PLC综合控制实验室是我公司根据高校机电一体化对气、电、液控制的教学大纲要求，在我公司专利产品YY-18透明液压传动演示系统的基础上，综合了我公司气动PLC与液压PLC控制实验设备的优点，采用了开放型综合实验台结构，广泛征求专家教授与老师的意见，经不断创新改进研制而成的。是目前集气动控制技术、液压传动控制技术以及PLC可编程序控制器控制技术于一体的理想的综合性实验设备。实验时，它们可以相互辅成，交叉控制。可以让学生直观、感性地对比、了解气、电、液各自具有的特点、特色、及优缺点等。

信号采集电路原理设计：

(1) 前置放大电路要求有阻抗匹配设计(前置放大器采用集成运放OP07、

采用电压负反馈设计、增益为10、50两档手动设计)

(2) 主放大器采用级联组合程控放大、增益动态范围为10至1500倍之内。

（增益程档位要求有30至40梯度之内，具体每档增益值不做具体要求

但要求梯度增益呈线性）

(3) 主放大器末端输出值(Up-p)设计为5v，如有溢出则在设计说明中明。

(4) 调理电路中要有工频滤波器设计。

液压实验元件均为透明有机材料制成，透明直观。便于了解掌握几十种常用液压元件的结构、性能及用途。掌握几十种基本实验回路的工作过程及原理。实验时，组装实验回路快捷、方便。同时，配备独立的继电器控制单元进行电气控制，简单实用。通过与PLC比较，，可以加深对PLC可编程序控制器的了解及掌握。

本实验系统采用专用独立液压实验泵站，配直流电机无级调速系统，而且电机速度控制系统内部具有安全限速功能，可以对输出的最高速度进行限制。同时配有数字式高精度转速表，实时测量泵电机组的转速。并且配有油路压力调定功能，可以调定输出压力油的安全工作压力。泵站配有多路压力油输出及回油，可同时对多路液压回路进行供油回油。并采用闭锁式快速接头，以利于快速接通或封闭油路。实现油箱、油泵、直流电机、直流电源及控制系统、转速测控一体化设计。

利用此套实验设备既可分别独立地进行液压控制相应的基本回路及其应用实验，以及PLC 编程及控制实验；同时，也可综合地进行相互配合的实验：如实现气-电控制，气-液控制，电-液控制，以及气-电-液综合控制等。

指导老师王启明

二、液压实验台PLC控制实验

（一）实验目的

由于传统液压实验台采用继电器等元件作为控制系统的控制元件,存在可靠性、灵活性差等缺点,利用PLC对其进行改造,不但扩大了液压实验台的功能范围,提高了控制系统的柔性,可以学生在机电液综合控制等方面的综合能力,还可以实现与计算机联网,实现实验数据处理的自动化.

（二）实验内容

液压传动相对机械传动来说是一门新技术,随着流体力学、自动控制、计算机技术的不断发展,液压传动技术也发展成为包括传动、控制、检测等技术在内的综合性的机电液一体化技术,在工业生产、设备控制等各个方面得到了广泛的应用.在传统的液压系统的控制中通常由继电器等构成,但随着计算机技术、电力电子技术等的发展,计算机及电子电力控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用,以计算机技术为核心的PLC技术自然在液压传动的控制中也得到了越来越多的应用.

根据液压实验台的控制系统可知,在该液压实验台中,操作人员发出的指令信号(按钮信号) 、行程开关的反馈信号、时间继电器的定时信号是控制系统的输入信号,而控制系统的输出信

号则是控制实验台中各电磁阀的电磁铁信号,从而控制液压系统的液压油流向,达到控制系统的控制目的.

根据选定的PLC,对各输入输出接口进行分配,以开关量作为输入输出的信号与PLC的开关量输入输出端口直接相联,对于回路的压力、温度、流量的测量和控制,则通过压力、流量、温度传感器转变为电压量后通过扩展的模拟量输入端口输入PLC,一方面可以通过RS232接口向上位计算机传输,通过相应软件进行分析处理,也可以直接通过PLC中的程序分析判断而向模拟量输出端口输出控制信号形成闭环控制. 利用可编程序控制器作为液压实验台的控制核心,。

PLC控制液压实验台功能的实现以PLC为控制核心的液压实验台,可以作为液压元件性能试验和液压回路试验的平台,在硬件关系不变的情况下,根据控制功能的逻辑要求,在计算机上编制相应控制程序传送到PLC中,就可以实现不同的实验项目的控制要求. 下面以调速回路为例,说明PLC在液压系统实验中控制程序的编制.

具有可靠性高、抗干扰能力强,灵活性好,编程方便等特点,从而在工业控制领域得到了广泛的应用. 随着可编程控制器的技术的发展,将其代替顺序控制器作为液压实验台控制系统的核心,不但能满足日益复杂的液压实验系统的控制要求,而且作为开发新的实验系统提供较大的柔性空间,作为教学的液压实验系统更能充分发挥学生的主观能动性,满足开展创新性实验的需要.

指导老师王启明

三．振动测试与故障诊断综合实验（一）

（一）实验目的

唯物史观认为，世界上的一切都在运动着，运动是物质存在的形式。人类认识物质，就是认识物质的运动形式，只有通过运动才能认识各种物质的形态与性质。在物质的运动中，振动和冲击是运动的主要形式．是自然界中广泛存在的现象。同世界上一切事物无不具有两重性一样，振动和冲击也有两重性。当我们没有掌握振动与冲击的规律时，它会给人类带来严重的危害，一旦当我们认识了它的规律，它又会变害为利，给人类带来利益。

（二）实验内容

从力学观点讲，无论怎样复杂的机械设备或结构的物理特性参数，都是由质量、弹簧刚度和阻尼这三种最简单、最基本的物理参数组成的，这几个参数都是结构的固有特性。人们设计制作的机械系统或者统称为结构都是为了实现某种预想功能的。比如火炮，是用来发射高速弹丸摧毁敌目标的，火车是用来运输乘客或货物的。要想使结构完全按人们的预想目的准确地实现其功能，就得使结构具有良好的动态特征，使它能在特定的环境激励条件下产生设想的响应。所谓结构的动态特性是指结构的模态参数，包括固有态，即固有振型、固有频率和阻尼比。

系统要工作，必然要承受外部环境的各种激励。激励可以是力、位移、速度和加速度。例如火炮工作时要承受高膛压的激励，汽车在公路上行驶时要受到路面高低不平的道路激励。确定性激励的时域规律分为简谐激励、周期性激励和非周期性激励，非确定性激励称为随机激励，按其统计规律又可分为平稳激励和非平稳激励，

由于各种结构具有不同的固有特性，在不同激励信号的作用下，其响应信号是非常复杂的。响应信号分为线量响应和角量响应，分别可用位移、速度、加速度来描述。不管是激励信号还是响应信号，均可在时域内、幅值域内、频域内进行描述。

对线性系统来说，激励、结构、响应三者之间有着确定的关系，知道其中两种数据信息，就可以求出第三种数据信息。

振动测试或称数据采集，是振动试验的主要内容之一，振动测试的目的和任务在于如实地获取数据信息，包括激励、结构、响应的有关数据信息以便直观了解激励状况、响应状况和结