《热能与动力机械测试技术》实验指导书

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1、《热能与动力机械测试技术》实验指导书《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书实验一温度传感器动态标定实验%1.实验冃的1.掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。2.了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。3.熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。二•试验装置1.被校热敏电阻传感器2.标准热电偶传感器及数字显示仪表3.被校热电偶传感器4.补偿导线及冷接点恒温器5.恒温水槽6.保温瓶7•恒温油槽或高温电炉8.大气温度计9.标准水银温度计2只10•数字存储示波器•微型计算机（带GP-IB接口）%1.实验原理传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感

2、器，使传感器产生动态响应，根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。温度源为恒温水槽（或恒温油槽），其温度值由标准水银温度计测岀。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽（或恒温油槽）的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述：时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需耍的时间。响应时

3、间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。调节时间Ts——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带,响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。峰值时间Tp——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。上升时间Tr——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。延迟时间Ta——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需耍的时间。《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书超调量O%在阶跃响应过程中，超出稳态值的最大偏禺量与稳态值的百分比。。%=[Y(Tp)-Y(?)]/Y(?)稳态误差Ess——当时

4、间t趋于无穷时，传感器阶跃响应的实际值(即稳态值)与期望值[即输入量X(t)]之差。Ess=X(t)-Y(?)上述性能指标中，延迟时间Ta、上升时间Tr和峰值时间邛均表征系统响应初始段的快慢；时间常数T、响应时间T2和调节时间Ts表示系统过渡过程持续的时间，从总体上反映了系统的快速性；超调量。％是反映系统响应过程的平稳性；稳态误差Ess则反映了系统复现输入信号的最终(稳态)精度。%1.实验方法和实验步骤(一)热敏电阻传感器的动态校准1.求取正阶跃响应：1)将被测温度传感器置于盛冇冰水混合物的保温瓶内(温度为0°C),调节恒温水槽的温度为80°C,设置数字存储示波器的采样间隔。2)待

5、标准水银温度计示值稳定后，将被测温度传感器迅速插入水槽中，使温度传感器受到一个从0°C至80°C的阶跃温度的激励。3)用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。2.求取负阶跃响应：1)将被测温度传感器置于恒温水槽中，调节恒温水槽的温度为80°C,设置数字存储示波器的采样间隔。记录人气温度计的示值。2）将温度传感器迅速插入盛有冰水混合物的保温瓶内，得到从室温至0°C的负阶跃温度的激励。3）用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。（-）热电偶传感器的动态校准1）将被测热电偶

6、温度传感器置于盛有冰水混合物的保温瓶内，调节补偿电路使输出热电势为0V,调节测量仪表使显示值为0°C,设置数字存储示波器的釆样间隔。2）使恒温油槽（或高温炉）保持在500°C,温度值由标准热电偶传感器测出，并由数字显示仪表显示。3）将被测热电偶快速插入油槽（或高温炉）内，记录热电势的变化过程。由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。五•试验报告1.根据记录的热敏电阻温度传感器或热电偶温度传感器的动态校准实验数据，画出阶跃响应曲线。2《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书2.根据实验曲线分别求出热电阻温度传感器或热电偶温度传感器的时间常数T和传递函数。H（s）=K/（Ts

7、+l）K——静态传递系数（当3二0时）。1.根据传感器阶跃响应分别求出延迟时间Ta、上升时间Tr、响应时间T2、调节时间Ts和稳态误差Ess。测量数据记录表热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表（正阶跃响应）热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表（负阶跃响应）3《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书热电偶温度传感器动态标定实验记录表（正阶跃响应）热电偶温度传感器动态标定实验记录表（负阶跃响应）4《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书实验二压力表的静态标定实验%1.实验