检测技术与自动化仪表实验指导书

《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）。

《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。

自动化仪表实验指导书自动化教研室目录安全注意事项 (1)1、防止触电 (1)2、防止烫伤 (2)3、防止损坏 (2)第一章过程控制设备简介 (4)第二章实验内容 (7)1.温度压力流量等仪表的使用及常识 (7)2.单容自衡水箱系统对象特性的测试 (17)3.单容水箱液位PID控制系统 (19)安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项，并且要在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。

在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。

！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。

！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。

注意：根据情况的不同，“注意”等级的事项也可能造成严重后果。

请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。

1、防止触电供电情况：测试系统的控制系统供电一般为DC24V，漏电保护器和开关电源的端子上带有220V电压。

正常漏电保护30毫安变化。

物理受控系统分别引入三相电和单相电，整个现场系统没有任何可以接触到的端子。

正常漏电保护30毫安变化。

尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下安全事项。

！危险当通电或正在运行时，非专业人员不要进行任何维护、维修操作，不要打开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。

要求现场系统可靠接地。

每隔一定时间，对漏电保护器进行漏电测试试验，即按下测试按钮。

！注意：即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要打开控制箱接触变频器的输出裸露端子，可能会出现充电回路放电的现象，造成伤害。

水泵、电磁流量计，以及灯管都是220V供电，维修时请断开电源。

对于交流220V或380V供电电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对它钳压。

否则可能会导致触电。

2、防止烫伤加热情况：锅炉结构为内容器，内有4.5KW（部分产品6KW）加热管。

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×mm mm 610-）。

若径向应变为rr ∆，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。

检测仪表综合实验指导书（检测部分）THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。

适用于各大、中专院校开设“传感器原理”、“非电量检测技术”、“工业自动化仪表与控制”等课程的实验教学。

二、装置特点1.实验台桌面采用高绝缘度、高强度、耐高温的高密度板，具有接地、漏电保护、采用高绝缘的安全型插座，安全性符合相关国家标准；2.完全采用模块化设计，将被测源、传感器、检测技术有机的结合，使学生能够更全面的学习和掌握信号传感、信号处理、信号转换、信号采集和传输的整个过程；3.紧密联系传感器与检测技术的最新进展，全面展示传感器相关的技术。

三、设备构成实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。

1.主控台(1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调；(2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能；(3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能；(4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V；(5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级；(6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能；(7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm；(8)计时器：0～9999s，精确到0.1s；(9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。

2.检测源加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C；转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm；JCY-2振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。

自动化系测控实验室实验项目指导（任务）书刘彦臣关硕赵君二00三年8月前言测控实验室是具有三十多年历史的专业实验室，多年来，一直承担着跨学科、跨专业的多项实验教学和科研任务，是自动化专业、热能动力专业学生接受实践教学环节的重要基地，是他们成长的摇篮。

为了更好的适应教学改革和发展的需要，解放学生的思维理念，改变传统的定时、定点、定步骤、定方法的实验模式，给学生充分的自主性，使学生能更好的理解和掌握所学的知识，提高学生的实际动手能力，克服教学与实际脱节，学生能动性和创造性得不到充分发挥的矛盾，我们通过对原有设备和实验教学体系的合理调整，采用模块式、目标化的开放式管理方法，让学生以一种全新的方式设计和完成实验，给学生以更大的自主空间，使得他们始终了解学科前沿动态，毕业后能更轻松的面对市场。

改革旧有的实验教学模式和管理方法，是当前实验教学改革的重要环节。

新的实验模式我们将给学生提供更加广阔的时间和空间，使学生的能动性和创造性得到充分的发挥。

应该是内容上“点、线、面”相结合，方法上以教师提出问题、实验室提供条件、学生独立设计、联合验收实验结果的思路，以课堂提出问题、课下分析问题、实验解决问题的方法，为学生提供一个独立分析问题和解决问题的环境，创造一个用实验验证理论、用实验说明问题的工程思维方法。

在新的实验模式中我们将结合教材内容，对原有实验内容和方法进行改进。

力求实验内容多以综合、设计性实验为主，只在每门课上课前以课题的形式给出实验目的、实验所要达到的各项指标以及实验要求和所能提供的硬件资源，不预先设定实验方法，不规定实验步骤，不限定实验室时间，让学生结合教材内容自行设计合理的方法，在课程结束之前给出最终结果，变“教”学生为“指导”学生实验，以提高学生解决实际问题的能力。

在实验教学管理上，我们将实行目标化的管理手段。

改变以往学生实验条块分割，分步考察的形式，在学生实验时，不限定学生实验的方法和步骤，重点考察方案和结果，考察各项指标的完成情况。

检测仪表综合实习准备知识：1、查阅资料熟悉KM、KA、SB电气元件，并熟悉了解它们工作原理及应用。

2、电接点压力表的工作原理以控制压缩机电机为例：储气灌压力到达下限自动开启，到达上限自动停机。

控制过程如下：在压力到达（或开机时低与）下限时，电接点压力表的活动触点（电源共公端）与下限触头接通，继电器J1动作并自锁，其常开触头闭合驱动J3，电动机得电运转。

当压力到达上限时，活动触点与上限触头接通，继电器J2动作，其常闭触头断开，切断J1供电，其常开点断开，J3释放，电机停转。

如此往复，达到自动控制的目的。

3、动圈指示调节仪XCT-121说明书资料XCT-121、XCT-122、XCT-123、XCT-124动圈指示调节仪规格参数精度：1.0级，基本误差：＜±10.5%，刻度弧长：110㎜，倾斜位置：＜5°产品技术数据精度：1.0级基本误差：＜±10.5%刻度弧长：110㎜倾斜位置：＜5°支承方式：可动部分为张丝支承阻尼：＜7秒、＜10秒（20mV仪表）内阻：≥200Ω设定范围：全量程仪表为0～100%狭带表上限为全量程的10～100%宽表带下限为全量程的0～90%中间带：狭带-2～10%宽带-5～100%设定偏差：＜±1.0%不灵敏区：＜0.5%触点容量：200V 3A （无感负载）调节方式：信式、时间比例、PID输出：0～100mA DC（负载为800Ω）调节参数：P 3～6%I 2.～5.5分D 20～40分（配用热电偶仪表具有断偶保护）电源电压：220V ±10% 50Hz工作环境：0～50℃，RH＜95%的无震动无腐蚀性气体的场合。

XCT-121内部有上限、下限各两对控制触点。

如图是XCT-121仪表背面接线端子图：它们的作用分别是：①低于下限接通，高于下限断开；或反过来说：高于下限断开，低于下限接通；②高于下限接通，低于下限断开；低于下限断开，高于下限接通；③低于上限接通，高于上限断开；高于上限断开，低于上限接通；④高于上限接通，低于上限断开。

自动化仪表实验指导书（修订稿）电气工程系目录实验一自动化仪表的认识与选用 2 实验二智能调节器的使用与特性测试 3 实验三电动执行机构的使用与特性测试 4 实验四温度变送器的使用与特性校验 5 实验五 JX-300X 构成原理与SCNet网络组态 6 实验六 JX-300X 系统I/O组态 8 实验七 JX-300X 系统操作组态12 实验八 JX-300X 系统操纵组态15 实验九过程对象实验建模研究 17 实验十单回路操纵系统的组态与工程整定 18 实验十一串级操纵系统的组态与工程整定 19 实验十二前馈-反馈操纵系统的组态与工程整定 20 实验十三比值操纵操纵系统的组态与工程整定 21 实验十四自选复杂方案操纵系统（组态）设计 22 实验十五自选复杂方案操纵系统（编程）设计 23实验一自动化仪表的认识与选用一、实验目的1.认知实验室中的各类自动化仪表。

2. 熟悉实验室中的各类变送器（DDZ-Ⅲ温度变送器，DDZ-Ⅲ压力变送器，DDZ-Ⅲ差压变送器，DDZ-Ⅲ液位变送器，DDZ-Ⅲ电磁式流量变送器，DDZ-Ⅲ型靶式流量变送器，GP型交流电压变送器，GP型交流电流变送器，K分度号热电偶，Pt100热电阻）、操纵器（智能调节器、KMM可编程调节器与JX-300X集散型操纵系统）及执行器（ZJK-210C型电动执行器，ZPE-2010QⅢ伺服放大器，Ⅲ型交流一体化调压模块，Ⅲ型变频调速水泵）的结构原理与性能特点。

3.初步熟悉实验室中的各类变送器、操纵器及执行器的合理选型、正确安装与使用方法。

二、要紧实验设备1.JX-300X集散操纵系统，XMTF-A智能调节器，KMM可编程调节器。

2.DDZ-Ⅲ温度变送器，DDZ-Ⅲ压力变送器，DDZ-Ⅲ差压变送器，DDZ-Ⅲ液位变送器，DDZ-Ⅲ电磁式流量变送器，DDZ-Ⅲ型靶式流量变送器，GP型交流电压变送器，GP型交流电流变送器，K分度号热电偶，Pt100热电阻。

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。