1、班級：座號:成績：實驗工程:課程實驗:實驗預(yù)習(xí)報告上課前完成一、實驗?zāi)康牧私釱型熱電偶的特性與應(yīng)用； 了解霍爾傳感器的原理與應(yīng)用 ； 了解濕敏傳感器的原理及應(yīng)用范圍;學(xué)習(xí)超聲波測距的方法。二、所用實驗儀器設(shè)備、耗材及數(shù)量智能調(diào)節(jié)儀、PT100、K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實驗?zāi)K、 霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表、 濕敏傳感器、濕敏座、枯燥劑、棉球自備超聲波傳感器實驗?zāi)K、超聲波發(fā)射接受器、反射板、直流穩(wěn)壓電源三、實驗內(nèi)容和簡單原理 包括實驗電路圖及原理說明實驗1 :智能調(diào)節(jié)儀控制溫度實驗圖 45-21 在控制臺上的“智能調(diào)節(jié)儀單元中“輸入選擇“PtIOO，并按圖4

2、5-2接線。2將“ +24V輸出經(jīng)智能調(diào)節(jié)儀“繼電器輸出，接加熱器風(fēng)扇電源，翻開調(diào)節(jié)儀電 源。3按住趣T3秒以下，進(jìn)入智能調(diào)節(jié)儀 A菜單，儀表靠上的窗口顯示“ 呵，靠下窗口 顯示待設(shè)置的設(shè)定值。當(dāng)LOCK等于0或1時使能，設(shè)置溫度的設(shè)定值，按“可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的設(shè)定值。 否那么提示“"：表示已加鎖。再按3 秒以下，回到初始狀態(tài)。熱電偶傳感器的工作原理熱電偶是一種使用最多的溫度傳感器，它的原理是基于1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)，即兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A或B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩節(jié)點處的溫度不 同，一端溫度為 T,另一端溫度為 To,那么回路中就有電

3、流產(chǎn)生，見圖50-1a，即回路中存在電動勢，該電動勢被稱為熱電勢。圖 50-1 a圖 50-1 b兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合被稱為熱電偶。當(dāng)回路斷開時，在斷開處 a, b之間便有一電動勢 Et，其極性和量值與回路中的熱電勢 一致，見圖50-1 b，并規(guī)定在冷端，當(dāng)電流由A流向B時，稱A為正極，B為負(fù)極。實驗說明，當(dāng)Et較小時，熱電勢 Et與溫度差T-T。成正比，即Et=Sab T-T0 1Sab為塞貝克系數(shù)，又稱為熱電勢率，它是熱電偶的最重要的特征量，其符號和大小取 決于熱電極材料的相對特性。熱電偶的根本定律：1均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不管導(dǎo)體的截面積和長度如何，也不管各處的

4、溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。2中間導(dǎo)體定律用兩種金屬導(dǎo)體 A，B組成熱電偶測量時， 在測溫回路中必須通過連接導(dǎo)線接入儀表測 量溫差電勢EabT，T。，而這些導(dǎo)體材料和熱電偶導(dǎo)體A，B的材料往往并不相同。在這種引入了中間導(dǎo)體的情況下，回路中的溫差電勢是否發(fā)生變化呢？熱電偶中間導(dǎo)體定律指 出：在熱電偶回路中，只要中間導(dǎo)體C兩端溫度相同，那么接入中間導(dǎo)體C對熱電偶回路總熱電勢EabT，T。沒有影響。3中間溫度定律如圖49-2所示，熱電偶的兩個結(jié)點溫度為T1，T2時，熱電勢為 EabT1，T2；兩結(jié)點溫度為T2，T3時，熱電勢為EabT2，T3，那么當(dāng)兩結(jié)點溫度為 T1，T3時的熱電勢那么為Eab

5、T1，T2+ EabT2，T3=EabT1，T32式2就是中間溫度定律的表達(dá)式。譬如：Ti=100C, T2=40 °C, T3=0 C,貝VEab 100, 40+Eab40, 0=Eab 100 , 03圖 50-2熱電偶的分度號熱電偶的分度號是其分度表的代號一般用大寫字母S、R、B、K、E、J、T、N表示。它是在熱電偶的參考端為 0C的條件下，以列表的形式表示熱電勢與測量端溫度的關(guān)系。實驗2:根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢 Uh=KhIB，其中Kh為靈敏度系數(shù)，由霍爾材料的物 理性質(zhì)決定，當(dāng)通過霍爾組件的電流I 一定，霍爾組件在一個梯度磁場中運動時，就可以用來進(jìn)行位移測量。實驗3:濕度

6、是指大氣中水份的含量，通常采用絕對濕度和相對濕度兩種方法表示，濕 度是指單位窨體積中所含水蒸汽的含量或濃度，用符號AH表示，相對濕度是指被測氣體中的水蒸汽壓和該氣體在相同溫度下飽和水蒸汽壓的百分比，用符號RH表示。濕度給出大氣的潮濕程度，因此它是一個無量綱的值。實驗使用中多用相對濕度概念。濕敏傳感器種類較多，根據(jù)水分子易于吸附在固體外表滲透到固體內(nèi)部的這種特性稱水分子親和力，濕敏傳感器可以分為水分子親和力型和非水分子親和力型，本實驗所采用的屬水分子親和力型中的高分子材料濕敏元件。高分子電容式濕敏元件是利用元件的電容值隨濕度變化的原理。具有感濕功能的高分子聚合物，例如，乙酸-丁酸纖維素和乙酸-丙

7、酸比纖維素等，做成薄膜，它們具有迅速吸濕和脫濕的能力，感濕薄膜覆在金箔電極下電極上，然后在感濕薄 膜上再鍍一層多孔金屬膜上電極，這樣形成的一個平行板電容器就可以通過測量電容的 變化來感覺空氣濕度的變化。實驗4:超聲波是聽覺閾值以外的振動，其頻率范圍1041012Hz,超聲波在介質(zhì)中可產(chǎn)生三種形式的振蕩：橫波、縱波和外表波，其中橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體、 液體和氣體中傳播，外表波隨深度的增加其衰減很快。超聲波測距中采用縱波，使用超聲波的頻率為40kHz，其在空氣中的傳播速度近似340m/s。當(dāng)超聲波傳播到兩種不同介質(zhì)的分界面上時，一局部聲波被反射，另一局部透射過界面。但假設(shè)超聲波垂直入

8、射界面或者一很小的角度入射時，入射波完全被反射，幾乎沒有透射過界面的折射波。這里采用脈沖反射法測量距離，因為脈沖反射不涉及共振機理，與被測物體的外表光潔度關(guān)系不密切。被測D=CT/2，其中C為聲波在空氣中的傳播速度，T為超聲波發(fā)射到返回的時間間隔。為了方便處理，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成 40KHZ左右，具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。 測距系統(tǒng)框圖如以下圖所示，由圖可見，系統(tǒng)由超聲波發(fā)送、 接收、MCU和顯示四個局部組成。換能as顯局部圖1超聲波測距原理框圖四、操作方法與實驗步驟詳細(xì)說明實驗的操作過程及考前須知實驗一：1 重復(fù)實驗Ptioo溫度控制實驗，將溫度控制在50°C，在另一個溫度傳

9、感器插孔中插入K型熱電偶溫度傳感器。2將土 15V直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實驗?zāi)K中。溫度傳感器實驗?zāi)K的輸出Uo2汨度傳感器實驗?zāi)K權(quán)面g+1旳.Tgflf 諭咖-ily 6彳e接主控臺直流電壓表。接e“電壓k El -E 14 h*空3 將溫度傳感器模塊上 差動放大器的輸入端 Ui短接， 調(diào)節(jié)Rw3到最大位置，再調(diào) 節(jié)電位器 Rw4使直流電壓表 顯示為零。Q)4. 拿掉短路線，按圖50-3 接線，并將K型熱電偶的兩根 引線，熱端紅色接 a,冷 端綠色接b;記下模塊輸 出Uo2的電壓值。5. 改變溫度源的溫度每隔圖50-350C記下Uo2的輸出值。直到溫度升至120°C。并將實驗

10、結(jié)果填入下表。實驗二：1 將霍爾傳感器安裝到霍爾傳感器模塊上，傳感器引線接到霍爾傳感器模塊9芯航空插座。按圖24-1接線。2開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“ 2V 檔，將測微頭的起始位置調(diào)到“ 10mm 處， 手動調(diào)節(jié)測微頭的位置，先使霍爾片大概在磁鋼的中間位置數(shù)顯表大致為0，固定測微頭，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。3.分別向左、右不同方向旋動測微頭， 每隔0.2mm記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變， 將讀數(shù)填入下表圖24-1霍爾傳感器直流鼓勵接線圖實驗三：1 濕敏傳感器實驗裝置如圖58-1所示，紅色接線端接+5V電源，黑色接線端接地，藍(lán)色接線端和黑色接線端分別接頻率 /轉(zhuǎn)速表輸入端。頻率/轉(zhuǎn)速

11、表選擇頻率檔。記下此時頻率 /轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。2 將濕棉球放入濕敏腔內(nèi)。并插上濕敏傳感器探頭，觀察頻率/轉(zhuǎn)速表的變化。并將+15V直流穩(wěn)壓電源接3取出濕紗布，待數(shù)顯表示值下降回復(fù)到原示值時，在干濕腔內(nèi)被放入局部枯燥劑， 同樣將濕度傳感器置于濕敏腔孔上，觀察數(shù)顯表頭讀數(shù)變化。圖 58-1實驗四：1 將超聲波發(fā)射接收器引出線接至超聲波傳感器實驗?zāi)K， 到超聲波傳感器實驗?zāi)K；2.翻開實驗臺電源，將反射板正對超聲波發(fā)射接收器，并逐漸遠(yuǎn)離超聲波發(fā)射接收器。用 直板尺測量超聲波發(fā)射接收器到反射板的距離，從60mm至200mm每隔5mm記錄一次超聲波傳感器實驗?zāi)K顯示的距離值，填入下表實驗報告局部五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理實驗前畫好表格或坐標(biāo)圖形實驗結(jié)束時交予老師簽名(1)原始數(shù)據(jù)記錄實驗