PAGEPAGE1《電氣測試技術》實驗指導書二０一七年二月

目錄實驗一熱電偶測溫及校驗 2實驗二交流信號激勵的稱重傳感器實驗 4實驗三光纖位移傳感器的測量 5實驗四霍爾式傳感器——直流/交流激勵特性 7電氣測試技術實驗數據記錄簽名表 12

實驗一熱電偶測溫及校驗實驗目的1.了解熱電偶的結構及測溫工作原理；2.掌握熱電偶校驗的基本方法；3.學習如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否及格。實驗內容和要求觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理;通過對K型熱電偶的測溫和校驗，了解熱電偶的結構及測溫工作原理；掌握熱電偶的校驗的基本方法；學習如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否合格。實驗主要儀器設備和材料1.CSY2001B型傳感器系統綜合實驗臺(下稱主機)1臺2.溫度傳感器實驗模塊1塊3.熱電偶鎳鉻―鎳硅熱電偶(K，作被校熱電偶)1支鎳鉻―錳白銅熱電偶(E，作控溫及標準熱電偶)1支4.位數字萬用表1只實驗方法、步驟及結果測試1.觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理。 =1\*GB3①拿起熱電偶并握緊黑柄，然后旋開熱電偶的金屬保護套，緩慢抽出，觀察熱電偶的外形。觀察完后，將其旋緊并注意不可以讓熱電偶和金屬保護套接觸。 =2\*GB3②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。2.儀器連線（如圖1所示）=1\*GB3①首先將綜合實驗臺的電源開關置“關”，然后將電源插頭（實驗桌前面）和加熱爐電源插座插入綜合實驗臺面板上的“220V加熱電源出”處；=2\*GB3②將熱電偶工作端插進溫度傳感器實驗模塊上的加熱爐爐膛內，E和K分度熱電偶的冷端按極性（注意區分“+”和“—”）分別接在“溫控”和“測試”端。3.開啟電源將綜合實驗臺和加熱爐的電源開關打“開”。4.設定溫度和測量數據將功能開關置“設定”，調節旋鈕設定溫度為50℃，然后將開關撥至“測量”位置；當爐溫達到設定值時，等待3―5分鐘爐溫恒定后，分別測量“溫控”和“測試”的電壓（開關保持在“溫控”狀態），交互測量四次，把輸出的熱電勢記錄于表2中。5.繼續將爐溫提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，將熱電偶輸出的熱電勢記錄于表2。圖1熱電偶測溫及校驗連接圖數據處理:1.熱電偶冷端溫度修正:由于熱電偶冷端溫度不為0℃，則需對所測的熱電勢按下式進行修正:E(T，T0)=E(T，t1)+E(T1，T0)(1)實際電動勢=測量所得電勢+溫度修正電勢溫度修正電勢即當天當時的環境室溫，查熱電偶分度表所得(不同的熱電偶補償不同)。2.測量誤差計算:根據國家頒布的標準，根據表1判斷熱電偶是否合格.表1熱電偶溫度允許誤差表熱電偶名稱分度號溫度范圍允許偏差鎳鉻—鎳硅K0～400℃±3％鎳鉻－錳白銅E≤300℃±3％實驗報告要求1.簡要說明實驗目的和原理；2.整理測試的校驗數據表，計算分析被校熱電偶是否合格？3.按照本指導書附錄中對實驗報告的要求以及附錄給出的實驗報告格式書寫實驗報告。表2熱電偶熱電勢校驗數據熱電偶被測量溫度50℃70℃90℃110℃130℃150℃標準熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實際電勢(mv)分度表溫度(℃)被校熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實際電勢(mv)分度表溫度(℃)兩偶溫度誤差(℃)兩偶誤差(Δδ%)思考題1.分析產生校驗誤差的各種因素，思考如何處理可以減小誤差？2.將平臺上的熱電偶轉換開關打向左邊，顯示的溫度值真實與否？為什么？實驗二交流信號激勵的稱重傳感器實驗實驗目的通過本實驗驗證商用稱重傳感器使用交流激勵電壓，可提高傳感器的抗干擾和穩定性的作用。實驗內容和要求驗證稱重傳感器，使用交流激勵電壓，可提高傳感器的抗干擾和穩定性的作用。實驗主要儀器設備和材料1．CSY2001B型傳感器系統綜合實驗臺(下稱主機)1臺2．應變式傳感器實驗模塊1塊3．實驗模塊公共電路1塊4．示波器1臺5．音頻信號源(在主機上)1臺6．數字電壓表(在主機上)1只7．砝碼20克/個實驗方法、步驟及結果測試1．按下圖2連接好實驗系統。圖2交流信號激勵的稱重傳感器實驗線路2．開啟主機電源，音頻信號源幅值與頻率置中心位置，調節電橋WD和WA使系統輸出為零。3．用手壓稱重傳感器的自由端至最低，調節移相旋鈕，使相敏檢波器=3\*GB3③端波形成為首尾相接的全波整流波形；然后松手，再細調電橋的WD和WA使系統輸出為零，4．依次把砝碼放在稱重平臺，記錄實驗數據于下表表3交流稱重傳感器荷重測量數據W(克)20406080100120140160180200加載V(mv)卸載V(mv)5．取走砝碼，放上未知在物品，根據V-W曲線估計物品的重量。實驗報告要求1．繪出實驗簡圖；2．根據實驗數據畫出V-W曲線；3．按照本指導書附錄中對實驗報告的要求以及附錄給出的實驗報告格式書寫實驗報告。思考題1．與直流激勵的稱重傳感器比較，說明交流激勵稱重傳感器的優越性。實驗三光纖位移傳感器的測量實驗目的1．了解光纖位移傳感器的結構和工作原理，2．掌握光纖位移傳感器的輸入——輸出特性。實驗內容和要求光纖傳感技術是適隨著光纖通信和集成光學技術而發展起來的新型傳感技術。通過光纖位移傳感器來測量位移，掌握這種傳感器的特性。本光纖傳感器為反射式，光纖采用Y型結構，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一端作為光源發射，近紅外二極管發出的近紅外光經光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經接收光纖傳輸至光電轉換器轉換為電信號，反射光的強弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關系，通過對光強的檢測就可得知位置量的變化。實驗主要儀器設備和材料1.CSY2001B型傳感器系統綜合實驗臺(下稱主機)1臺2.光纖轉換器1個3.光纖光電傳感器實驗模塊1塊4.示波器1臺5.螺旋測微儀1把6.反射鏡片1片實驗方法、步驟及結果測試1.連接主機與實驗模塊電源線及光纖變換器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直對準反射片中央(鍍鉻圓鐵片)，螺旋測微儀裝上支架，以帶動反射鏡片位移。光電變換器V0UT端接入主機電壓表的“數據采集入”。2.開啟主機電源，調節“光纖變換增益”到中間位置，避免過強的背景光照射；旋動測微儀使探頭緊貼反射鏡片(切莫旋得過緊，損壞器件)，此時V0UT輸出較小（一般小于0.2V即可），然后旋動測微儀，使反射鏡片離開探頭，每隔0.5mm記錄一數值于下表；若下降趨勢不明顯，可以增加測量點。表4光纖傳感器位移測量數據X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）實驗報告要求1.繪出實驗接線圖，并簡述光纖傳感器測量位移的工作原理。2.根據實驗數據作出V-X曲線，分析線性較好的范圍。3.按照本指導書附錄中對實驗報告的要求以及附錄給出的實驗報告格式書寫實驗報告。思考題為什么要分析線性較好的范圍？光纖通信與測量的原理一樣嗎？圖3反射式光纖位移傳感器原理及接線實驗四霍爾式傳感器——直流/交流激勵特性一．實驗目的：１．了解霍爾式傳感器的原理與特性。2．了解和掌握交流信號激勵的霍爾傳感器測試系統的一般形式。二．實驗原理：霍爾傳感器是由兩個環形磁鋼組成梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當霍爾元件通過恒定電流時，霍爾元件在梯度磁場中左、右移動時，輸出的霍爾電勢Ｖ取決于其在磁場中的位移量Ｘ，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。三．實驗所需部件：霍爾式傳感器、直流穩壓電源（2V）、音頻信號源、霍爾式傳感器實驗模塊、公共電路實驗模塊、數字萬用表、螺旋測微儀、示波器四．實驗步驟：圖4直流激勵特性接線圖１．安裝好實驗模塊上的梯度磁場及霍爾傳感器和螺旋測微儀，連接主機與實驗模塊電源，確認霍爾元件直流激勵電壓為＋2V，實驗接線按圖4所示，差動放大器增益適中。２．用螺旋測微儀調節精密位移裝置使霍爾元件置于梯度磁場中間，并調節電橋“WD”電位器，使系統輸出為零。３．從中點開始，調節螺旋測微儀，前后移動霍爾元件各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應的電壓值，并記入下表5。４．作出V-X曲線，求得靈敏度和線性工作范圍。如出現非線性情況，請查找原因。位移(mm)電壓(V)表5直流激勵特性測量數據圖5交流激勵特性接線圖5．連接主機與實驗模塊電源線，按圖5接好實驗電路，差動放大器增益適當，音頻信號輸出從180°端口（電壓輸出）引出，幅度Vp-p≤4V。6．開啟主機電源，按實驗七交流全橋的調節方式調節移相器及電橋，使霍爾元件位于磁場中間時系統輸出電壓為零。7．調節測微儀，帶動霍爾元件在磁場中前后各位移3.5mm，記錄電壓讀數并記入下表6。表6交流激勵特性測量數據位移(mm)電壓(V)8．作出V-X曲線，求出靈敏度，并與直流激勵測試系統進行比較。注意事項：１．直流激勵電壓只能是2V，不能過高否則銻化銦霍爾元件會燒壞。２．霍爾傳感器的兩個紅色插頭一個接+2V和一個接地，兩個黃色插頭分別接Vo1和Vo2。3．交流激勵信號不能從0°或LV端口輸出。五、實驗報告要求1.整理比較直流激勵測試系統和交流激勵測試系統測試的測量數據，計算出它們的靈敏度？2.按照本指導書附錄中對實驗報告的要求以及附錄給出的實驗報告格式書寫實驗報告。實驗報告課程名稱電氣測試技術實驗學生學院xxxx學院專業班級2015級電氣（x）班學號xxx學生姓名xxx實驗組別第（xx）組同組學生xxx、xxx課程教師xxx2017年5月xx日實驗一熱電偶測溫及校驗實驗目的與要求實驗結果和數據處理熱電偶被測量溫度50℃70℃90℃110℃130℃150℃標準熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實際電勢(mv)分度表溫度(℃)被校熱電偶熱電勢(mv)1234平均電勢(mv)修正電勢(mv)實際電勢(mv)分度表溫度(℃)兩偶溫度誤差(℃)兩偶誤差(Δδ%)結論思考題1.分析產生校驗誤差的各種因素，思考如何處理可以減小誤差？2.將平臺上的熱電偶轉換開關打向左邊，顯示的溫度值真實與否？為什么？實驗二交流信號激勵的稱重傳感器實驗實驗目的與要求實驗結果和數據處理W(克)20406080100120140160180200加載V(mv)卸載V(mv)結論思考題1．與直流激勵的稱重傳感器比較，說明交流激勵稱重傳感器的優越性。實驗三光纖位移傳感器的測量實驗目的與要求實驗結果和數據處理X（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0V（mv）結論思考題與為什么要分析線性較好的范圍？答：光纖通信與測量的原理一樣嗎？答：實驗四霍爾式傳感器——直流/交流激勵特性一．實驗目的與要求:二．實驗結果和數據處理位移(mm)電壓(V)表5直流激勵特性測量數據表6交流激勵特性測量數據位移(mm)電壓(V)電氣測試技術實驗數據記錄簽名表班級電氣15（）班姓名完成時