装控专业实验(控制方向)实验指导书.doc

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1、《装控专业实验》指导书（过程控制方向）目录实验一电涡流式传感器的特性实验2实验二光纤传感器实验4实验三数字式热电阻温度变送器的调校实验6实验四毫伏变送器、数字调节器和执行器的调校实验8实验五单回路控制系统的模型求取和非线性控制实验10实验六单回路控制系统的控制参数整定实验12实验一电涡流式传感器的特性实验一、实验目的1.了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。2.通过实验研究不同的涡流感应材料对电涡流传感器特性的影响。二、实验原理当通过金属体的磁通发生变化时，就会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合的

2、，这就是所谓的电涡流。在图1-1中，一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通有交变电流I1时，线圈周围就会产生一个交变磁场H1，置于这一磁场中的金属导体就产生电涡流I2，电涡流也就产生一个新磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，使通电线圈的有效阻抗发生变化，这一物理现象称为涡流效应。电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、

3、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。三、实验所需部件CSY10传感器系统实验仪、电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、电压表、稳压器。四、实验步骤：1．差动放大器增益置最小处（1倍），调零。安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行（必要时可稍许调整探头角度）。安装好测微头，按图1-2所示将电涡流线圈接入涡流变换器输入端，直流稳压电源置+10V档。差动放大器在这里仅作为一个电平偏移电路。2．

4、开启仪器电源，测微头位移将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。3．用测微头带动振动平台使平面线圈贴紧金属涡流片，调节电位器WD，使系统输出为零。4．旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每移动0.25mm记录一个读数。将V、X数据填入表格，作出V-X曲线，求出线性范围和灵敏度。5.重复上述步骤分别对铁、铜、铝被测体进行测量，记录数据。6．分别找出各被测体的线性范围、灵敏度、最佳工作点（双向或单向），并进行比较。位移mm00.250.50.751.01.251.51.752.

5、01.751.51.251.00.750.50.250电压V位移mm00.250.50.751.01.251.51.752.01.751.51.251.00.750.50.250电压V位移mm00.250.50.751.01.251.51.752.01.751.51.251.00.750.50.250电压V五、实验报告要求及思考题1.实验目的、实验基本原理、主要实验步骤；2.根据数据表格，在同一坐标纸上作出三种材料的V－X曲线；求出每种材料的线性范围、灵敏度和最佳工作点，并进行比较。3.用电涡流传感器测量物体的位

6、移时，当被测材料不同时，要对传感器的哪些方面进行重新标定？实验二光纤传感器实验一、实验原理1．反射式光纤位移传感器的工作原理如图（2-1）所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，在传感系统中，一支为接收光纤，另一支为光源光纤，光纤只起传输信号的作用。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换器，光电元件将接收到的光信号转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位置量。输出电压（V）位移01234567mm光源光纤接收光纤△X

7、反射体X图（2-1）反射式光纤位移传感器原理图及输出特性曲线2．当光纤探头与反射面的相对位置发生周期性变化，光电变换器输出电量也发生周期变化，经V／F电路变换成方波频率信号输出。二、实验所需部件光纤、光电转换器、光电变换器、低频振荡器、电压／频率表、支架、反射片、测微头、测速电机及转盘、示波器三、实验步骤：1．观察光纤结构：本仪器中光纤探头为半圆型结构，由数百根光导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。2．将原装在电涡流线圈支架上的电涡流线圈取下，装上光纤探头，探头对准镀铬反射片（即电涡流片）。3．振动台上装

8、上测微头，开启电源，光电变换器Vo端接电压表。旋动测微头，带动振动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面（必要时可稍许调整探头角度），此时Vo输出为最小。然后旋动测微头，使反射镜面离开探头，每隔0.25mm读一次电压值填入下表，作出V－X曲线，曲线分前坡和后坡，通常测量是采用线性较好的前坡。X00.250.50.751.01.251.51.752.02.252.52.753.0