电气测试技术实验指导书
2、观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。
3、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振荡器的一个元件(传感器屏蔽层接地)。
4、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
5、将实验模板输出端V0与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压2OV档。 6、用连接导线从主控台接入15V直流电源接到模板上，标有+15V的插孔中。
7、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表3-1。 表3-1 电涡流传感器位移X与输出电压数据 X(mm) V(v) 8、根据表3-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和线性度(可以用端基法或其它拟合直线)。 五、思考题:
1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm的量程应如何设计传感器?
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。
实验二 光纤传感器的位移特性实验
一、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理:本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号再由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。
三、需用器件与单元:光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头。直流源+l5V、反射面。 四、实验步骤:
1、根据图3-3安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的光电变换座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T相接。
图3-3 光纤传感器安装示意图
- 8 -
电气测试技术实验指导书
2、将光纤实验模板输出端V01与数显单元相连，见图3一4。 3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。
4、实验模板接入±l5V电源，合上主控箱电源开关，调RW使数显表显示为零。 5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表7-1。
6、根据表3－2数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。 五、思考题：
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？
表3-2 光纤位移传感器输出电压与位移数据
图3-4 光纤传感器位移实验接线图 X(mm) V(v) 综合实验四 温度测量实验
实验一 集成温度传感器的特性实验
一、实验目的:了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。
二、基本原理:集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃—+15O℃之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管生产时Ub的离散性，均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。本实验采用的是国产的AD590。它只需要一种电源(+4V—+30V)。即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻(本实验中为R2见图4-1)即可实现电流到电压的转换。它使用方便且电流型比电压型的测量精度更高。
三、需用器件与单元:温度控制单元、温度源单元、集成温度传感器、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。
- 9 -
电气测试技术实验指导书
四、实验步骤(位式控制): * 温度控制仪
+4V AD590 图4-1 集成温度传感器实验原理图 本实验台位式温度控制简要原理如下:当总电源Kl合上，直流电源24V通过仪表端子“总、低”通，固态继电器7、8端有直流电压，固态继电器9、10导通，加热器通电加热，当温度达到设定值时，由于热电偶(K型)的热电势的作用，温控仪内部比较器反转总、低断开，总高导通固态继电器7、8端设有电压，9、10端断开，加热炉停止加热，总高端导通后，直流电源24V加于电风扇，风扇转动加速降温，因为温度上升后一定惯性，因此该温度仪上冲量较大。
1、将热电偶(K型)插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。选择K型热电偶插入主控面板上的热电偶插孔中，红线为正极，注意热电偶护套中已安置了二支热电偶。K型和E型，它们的热电势值不同从热电势表中可以判别K型和E型（E型热电势大）热电偶。
2、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的电源插座上。
3、在温度控制仪上设定t=40℃时，温控仪面板上有个位、十位、百位三位温度值设定，按上端为加，按下端为减。
4、将温度传感器实验模板输出V02与主控箱数显表输入Vi相接，波段开关选择电压2V档，此时2V档数显表电压指示灯亮。
5、将集成温度传感器加热端插入加热源的一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模板的a端，见图11-5，另一端插入b孔上，a端接电源+4V，b端与V01相接，R6接地，接上直流源±15V。 6、运放TC4调零，V01接地，调RW3使输出U02为零，数显表显示为零，除去V01短路线。
- 10 -
图4-2 位式温度控制原理图 电气测试技术实验指导书
7、将U02与数显表头Vi相接，开关选择电压指示2V档，电压指示灯亮。
8、合上加热源开关，温度从40℃开始，每隔10℃读取一个点。记下数显表上相应读数，上限不超过1OO℃，记入下表4-1。 T(℃) V(v) 9、由表数据计算在此范围内集成温度传感器的非线性误差。 五、实验步骤(PID控制)
增强型温度控制仪XMTD76HH、PID温度调节控制仪使用说明如下 : 接通电源后，显示窗即显示被控对象的测量值。此时按“
”键三秒钟，使面板上的“设
定项目指示”图表中第一个指示灯“控制”点亮，这时显示窗显示“控制”设定值，按“ ”或“ ”键“控制”定值符合您需要，再按一下“
”
键即转入下一设定项目??，最后切换至“设定项目指示”灯全熄(显示窗显示测量值)，完成一个设定循环，仪表即可投入使用。
图4-3 XMTD7611H 面板图 PID 调节仪表，推荐的比例带P为5，积分I为180，微分D为 O、修正值出厂时，设置为“0”，请勿轻易变动比值，以免将精确的仪表修正成不精确。
1、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的电源加热插座上。
2、在温度控制仪表面板上按“
”键三秒钟，
控制点亮，按“ ”键使(初始时跳动慢，按长时上升很快，设定控制温度40℃，再按“
”键，超
限点亮，按加数键“ ”和减数键“ ”，使超时为40.1℃，再依次按“
”键，修正为0，比例为
图 4-4 XMTD76温控仪控温原理图 P=5，积分为180，微分为0均已设置好，可不必改动。
3、将集成温度传感器加热端置于加热器插孔中，尾部接线接实验模板上标有双圈符号的a、b端，见图4-5。棕色线为正端接实验模板上的a端。加直流源2V，另一端兰色线接b端，信号直接从b端输出。与运放IC1、IC2输入端相接(如信号很大时不用IC放大可从b端直接输入数显单元Vin显示)。
4、用连接线将V02端接入数显表单元上Vi端，电压量程拨至2V档。
5、合上加热源开关，待温度显示在40℃时，读取数显表上示值。根据实验步骤2的将控制温度设
- 11 -
电气测试技术实验指导书
定值增加5度，依次推进，记取相应的数显值，记入下表4-2，可读取10个数值。 t(℃) V(mv) 六、思考题:
大家知道在一定的电流模式下pN结的正向电压与温度之间具有较好的线性关系，因此就有温敏二极管，你若有兴趣可以利用开关二极管或其它温敏二极管在50℃～100℃之间，作温度特性，然后与集成温度传感器相同区间的温度特性进行比较，从线性看温度传感器线性优于温敏二极管，请阐明理由。
实验二 热电阻测温特性实验
一、实验目的:了解热电阻的特性与应用。
二、基本原理:利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0～630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为: Rt ?R0(1?At?Bt2)
-2
-2
2
R0系温度为0℃时的电阻。本实验R0=100℃，At=3.9684╳10/℃，Bt=-5.847╳10/℃，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
三、需用器件与单元:加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。 四、实验步骤:
1、将Pt100铂电阻三根线引入Rt的a、b上:用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线接b端和R6端。这样Rt与R3、R1、RWl、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。RWl中心活动点与R6相接，见图4-5。
2、在端点a与地之间加直流源4V，合上主控箱电源开关，调RWl使电桥平衡，桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出为零。
3、加±l5V运放电源，调RE3使U02=O，接上数显单元，拨2V电压显示档，使数显为零。
+4V AD590 图4-5 热电阻测温特性实验
- 12 -