测试技术实验报告

一、交流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的：本实验说明交流激励的金属箔式应变电桥的实际应用。二、实验内容：本实验说明交流电的四臂应变电桥的原理和实际应用情况，在相敏检波器中整形电路的作用下将输入的正弦波正转换成方波。交流电桥比直流电桥有更高的灵敏度。当阻容网络RC不变时，相移将随输入信号的频率而变化，增大相角可以进一步提高灵敏度。三、实验要求：1．电桥接入5KHz交流。2．组桥应注意接成差动式，即相邻电阻的受力方向相反。四、实验装置：1．传感器系统实验仪CSY型10台2．通用示波器COS5020B10台3．七喜电脑8台4．消耗材料霍尔片(专用)1个插接线(专用)10个基层电池(9V)10个五、实验步骤：1．按图3接线，组成全桥，音频和差放幅度旋钮适当，以毫伏表在50mv档时用手提压梁时毫伏表指针满档为宜。1图3接线图2．在悬臂梁顶端磁钢上放好称重平台，在梁处于水平状态时调整电桥的调平衡电位器WD和WA，使系统输出为零。3．在称重平台上逐步加上砝码进行标定，并将结果填入表3。表3实验数据W（g）102030405060708090100V(mv)0.410.861.281.742.192.613.073.493.914.334．取走砝码，在平台上加一未知重量的重物，记下电压表读数。六、实验数据及处理：在称重平台上每加—个砝码W，记下—个输出V值，对电子称进行标定。用方格纸画出W――V曲线，根据标定曲线计算出未知-重量重物的重量。2回归方程为V=0.044W-0.06,当V=1.16时，W=27.73g.二、霍尔传感器的直流激励特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的直流激励特性。二、实验内容：给霍尔传感器通以直流电源，经差动放大器放大，当测微头随振动台上、下移动时，就有霍尔电势输出，从而可以测出霍尔传感器在直流激励下的输出特性。三、实验原理：由两个半圆形永久磁钢组成梯度磁场，位于梯度磁场中的霍尔元件（霍尔片）通过底座连接在振动台上。当霍尔片通以恒定电流时，将输出霍尔电势。改变振动台的位置，霍尔片就在梯度磁场中上下移动，霍尔电势V值大小与其在磁场中的位移量X有关。四、实验要求1、按图4接线，插接线插接要牢靠。2、直流激励电压为±2V，不能任意加大，否则将损坏霍尔片。3五、实验装置：1．传感器系统实验仪CSY型1台2．通用示波器COS5020B1台3．系统微机1台4．消耗材料霍尔片(专用)1个插接线(专用)10根图4霍尔传感器实验接线图六、实验步骤：1．按图4接线，使霍尔片位于梯度磁场中间位置，差放调零。2．上、下移动振动台并调节差放增益与电桥WD电位器，使得电压表双向指示基本对称且趋近最大。3．将测微头与振动台吸合，并调节霍尔片使之处于梯度磁场的中间位置。4．用测微头驱动霍尔片输入位移量X,每次变化0.5mm，量程为：-3mm+3mm，读取相应的输出电压值，填入表4中。七、实验数据及处理：1．整理实验数据，作出V-X曲线,求出灵敏度及线性区灵敏度:S=1.88mm拟合直线方程为：V=-1.88X由图像得，当X在（-1.94，0.86）之间时，图像具有线性。当X〉0.86或X-1.94时，图像失去线性。其线性区间为（-1.94,0.86）单位：mm2．给出位移测量系统的适宜量程4霍尔传感器在线性区内测量有效，适宜量成为：（-1.94,0.86）单位：mm表4实验数据X(mm)-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53V(v)4.624.083.432.681.850.950-0.93-1.83-2.70-3.47-4.22-4.75V-X图像5三、光纤传感器在转速测量中的应用一、实验目的：了解结构型光纤传感器在转速测量中的应用。二、实验内容：实验原理基本同于光纤传感器在移测量中的应用(A)。当光纤探头与反射面的相对位置发生周期性变化时，光电变换器输出电量也发生相应的变化，经V／F电路变换成方波频率信号输出，这样，就可以根据方波频率信号计算出反射面转动物体的转速。三、实验要求：1．光纤探头要保持与转盘平行，切不可相擦，以免使光纤受损。2．实验时应避免强光直射转盘上面，以免造成测量误差。3．实验开始前，转动电机开关应置于“关”一侧，以保证稳压电源正常工作。四、实验装置：1．传感器系统实验仪CSY型10台2．通用示波器COS5020B10台3．七喜电脑8台4．消耗材料霍尔片(专用)1个插接线(专用)10个基层电池(9V)10个五、实验步骤：1．将光纤探头转向置于测速电机转盘的上方，并调整探头高度使探头距转盘顶面2～3mm，光纤探头以对准转盘边缘内侧3～5mm处为宜。2．光纤探头接光电变换器，输出Fo端接电压\频率表2KHZ档。开启电机开关，使转盘旋转起来。3．在转盘的有效转速范围内选用高，中，低三种不同的转速，用频率表读出光电变换器的输出频率f。六、实验数据及处理：1．依据光电变换器的输出频率f计算转盘转速(转/分)实验中观测的3个输出频率分别为23Hz、34Hz、47Hz转速公式：n=20P×606输出频率-转速关系输出频率0P/Hz233447转速r/min690102014107四、热电偶的校验一、实验目的：1．熟悉热电偶的原理、结构，掌握工业用热电偶的检定方法，并能对检定结果进行误差分析。2．学会使用UJ-36型电位差计，了解电位差计的基本原理，能正确使用。二、实验内容：常用的热电偶检定方法是比较法，所谓比较法是将被校热电偶与比它高一级的标准热电偶直接比较进行分度的方法，此法—次可同时分度几支热电偶。其具体方法是：把被检定的热电偶和标准热电偶的测量端捆扎在一起，放在管式电路中高温恒温区内，为保证温度场的均匀，可先将热电偶的测量端放入有孔镍块的孔中，然后再一起放入管式电炉内。进行分度的温度点—般选在整百度点。在比较法中常用双极法、同名极法和微差法。(一)双极法：将标准热电偶和被校热电偶捆扎或分别放入镍块孔中置于管式电炉瓷管的中心部位，用低阻电位差计分别测出标准热电偶和被校热电偶在恒温下各分度点的热电势，然后进行计算，求出分度偏差，再求出修正值。偏差公式：ttt'式中：'t——被校热电偶在某分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值从分度表中查得的相应温度，t——标准热电偶在同一分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值经修正后(对分度表修正)从分度表中查得的相应温度。t--温度偏差值修正值=-t［例：］在1000℃温度点上，被校K型热电偶的热电势为40．595mv，它的冷端温度为20℃，采用二等标准铂铑—铂热电偶测得的电势为9．587mv，它的冷端温度为0℃，标准热电偶在1000℃时对分度表上的修正值0.023＝－修emv，求被检K型热电偶在1000℃时的偏差值和修正值。(1)标准热电偶修正后的热电势及对应温度：E=E偶+修e=9.587+(-0.023)=9.5648从S型分度表中查得9.564mv相当于998℃；从K型分度表上查得E(20，0)=0.798mv,故被校型热电偶当参考端为0℃时的热电势为：E(1000，0)=E(1000，20)+E(20,0)=40.595+0.798=41.393mv再从K型表中查得41.393mv相当于't＝1003℃，于是该分度点的偏差为：59981003'ttt℃而修正值为5t℃。当被校热电偶与标准热电偶型号相同，且参考端温度相同时(为零度或被校正到零度)，可将被检热电偶与标准热电偶的热电势相减，即为分度偏差值。标被－EEe式中e-分度偏差(热电势值)；被E—被校热电偶在某分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值；标E—标准热电偶同—分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值。对于各类型标准热电偶的热电势值考虑到它们的传递误差，应对于各自的标准分度表加以修正。(二)同名极法(单极法)(略)(三)微差法：(略)三、实验要求1．参考端恒温器内温度为(0±0.1)℃。2．管式电炉长度为600mm，加热管内径约为Φ40mm。3．为保证管式炉温场符合检定要求，炉中心置一镍块。4．具有高质量热电偶测量端焊接设备。四、实验装置管式电炉1台电位差计（UJ36）1台标准热电偶(K型代用)1支被校热电偶K型1支消耗材料水瓶1个电池1号8节9基层电池9V2节医用胶布黑胶布五、实验步骤：实验采用三级标准NiCr—NiSi热电偶热电偶检定未知NiCr—NiAl热电偶，检定方法可用双极法。以下仅以双极法为例说明检定步骤：(1)把装好绝缘瓷管的标准及被校热电偶热端插入镍块的孔中，然后一起放入管式电炉炉膛中心处，用石棉绳将炉口封闭。(2)把热电偶与铜导线连接好，套上保护塑料管置于装有变压器油的试管中，将试管放入冰点恒温器内。(3)如图将电源及UJ—36直流电位差计接好，控温仪开关置于关闭位置，电流调整旋钮逆时针旋到头（部分控温仪没有此旋钮，不用管它），检查电路连接是否正确，并请老师检查后接通电源，调整控温仪设定值为校验点温度，慢慢调动电流调整旋钮，开始时电流可以适当加大，炉温接近设定值时可适当减小电流有利于缩短稳定时间，使炉温升至检定温度保温。(4)炉温达到检定温度时，应保持炉温恒定(在5分钟内温度波动变化不大于1～2℃,观察标准热电偶的毫伏值)。(5)测定标准热电偶的热电势和被检热电偶的热电势，测量的顺序为：标-被-被-标，测量两个循环，最后取算术平均值作为标准或被检热电偶在该点的热电势值。(6)检定K型热电偶使用400℃；600℃；800℃三个温度点进行检定。依据为JJG351-96，见表8：表8热电偶名称热电极直径(mm）检定点温度℃镍铬—镍硅0．84006007000．5·0．81．04006008001．21．52．02．540060080010003．24006008001000(1200)………10………………六、实验数据处理：1．实验数据按照标-被-被-标顺序采取，每一校验点读数不少于2次，测量时读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量时管式炉温度变化不大于±0.25℃。2．对K型(Φ0.5mm)热电偶而言，检验点为三个，分别为400℃；600℃;800℃依据JJG351—96。标被被平均标修正400C16.36116.34116.35816.449600C24.88124.87124.88824.950800C32.42333.33033.32633.424七、实验报告要求1．做好实验预习，预习报告经老师检查后方可参加实验。2．认真记录实验结果。3．对实验结果进行数据处理，计算被检热电偶的误差值、修正值，最后确定被检热电偶是否合格。标准热电偶的修正值（修E）毫伏40050060070080090010001＃0.0770.0690.0650.0460.0230.0310.0292＃-0.053-0.054-0.055-0.0200.0150.0220.0253＃-0.063-0.052-0.045-0.044-0.045-0.037-0.0334＃0.0270.0260.0150.0200.0150.0120.0105＃-0.053-0.034-0.015-0.060-0.055-0.065-0.0446＃0.0370.0360.0350.010-0.035-0.041-0.0497＃0.0170.0210.0250.015-0.005-0.017-0.024解：11（1）在400℃检定点上，标准热电偶在400℃时对分度表上修正值Vem027.0修,则标准K型热电偶修正后的热电势及对应温度：mVeEE398.16027.02382.16361.16修偶标从K型分度表中查得16.398mV相当于394℃，则t=394℃。被校K型热电偶测得的热电势及对应温度：mVE350.162358.16341.16被从K型分度表中查得16.350mV相当于396℃，则t=396℃。于是该分度点的偏差为：Cttt6394396而修正值为Ct6（2）在600℃检定点上