《自动检测技术》课程教学实验指导书（共四个实验）

自动检测技术实验指导书河北理工大学电气工程学院实验中心

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目录实验一热电偶焊接与校验2实验二压力表调整及校验，4实验三电容液位测量6实验四电磁流量计的认识和校验1

1 目录 实验一 热电偶焊接与校验. 2 实验二 压力表调整及校验. 4 实验三 电容液位测量. 6 实验四 电磁流量计的认识和校验. 7

实验一热电偶焊接与校验一、实验目的1.了解热电偶的构造，掌握热电偶的焊接方法：2.掌握热电偶的校验方法：3.观察热电偶冷端温度变化对热电势的影响：二、热电偶的焊接方法及操作1．盐水浴焊接方法利用饱和食盐水的强导电性，在交流200V的电压作用下与欲焊接电偶间产生尽2500℃的高温电弧，因此可将热电偶丝的欲焊接端熔合，形成热电偶。操作步骤：截取直径为0.5毫米镍铬、镍硅热电偶材料的金属丝各一根，长度为10厘米左右，欲焊接端用砂纸擦净，拧绞2~3圈，将电源的零线夹子夹在欲焊接热电偶的另一端，当欲焊接端于220V的相电压的食盐水液面相接触时随即产生高温电弧。如图1-1所示。N-欲焊热电偶~220V908L饱和食盐水图 1-1利用其电弧将两根偶丝局部熔化焊在一起。要求焊点牢固光华，焊接点直径为2倍偶丝线径。2.用自偶变压器将电压调整在60~100V之间，将此电压的电流线一端接石墨粉，一端接欲焊热电偶，当欲焊端与石墨粉相接触即产生更强烈的高温电弧，（操作时必须戴好防强光的镜子）装置线路如图1-2所示L欲焊热电偶~220V90960~100VN石墨粉自耦变压器2

2 实验一 热电偶焊接与校验 一、实验目的 1. 了解热电偶的构造，掌握热电偶的焊接方法； 2. 掌握热电偶的校验方法； 3. 观察热电偶冷端温度变化对热电势的影响； 二、热电偶的焊接方法及操作 1. 盐水浴焊接方法 利用饱和食盐水的强导电性，在交流 200V 的电压作用下与欲焊接 电偶间产生尽 2500℃的高温电弧，因此可将热电偶丝的欲焊接端熔合， 形成热电偶。 操作步骤：截取直径为 0.5 毫米镍铬、镍硅热电偶材料的金属丝各 一根，长度为 10 厘米左右，欲焊接端用砂纸擦净，拧绞 2~3 圈，将电 源的零线夹子夹在欲焊接热电偶的另一端，当欲焊接端于 220V 的相电 压的食盐水液面相接触时随即产生高温电弧。如图 1-1 所示。 图 1-1 利用其电弧将两根偶丝局部熔化焊在一起。要求焊点牢固光华， 焊接点直径为 2 倍偶丝线径。 2. 用自偶变压器将电压调整在 60~100V 之间，将此电压的电流 线一端接石墨粉，一端接欲焊热电偶，当欲焊端与石墨粉相接触即产 生更强烈的高温电弧，（操作时必须戴好防强光的镜子）装置线路如图 1-2 所示 N L ~220V 饱和食盐水 欲焊热电偶 石墨粉 N L ~220V 欲焊热电偶 60~100V 自耦变压器

图1-2此方法适合焊接较粗直径的热电偶热电偶焊接完成后要将热电偶的盐份和石墨粉清洗掉。三、热电偶的校验步骤：1.将焊接完成的热电偶与测量线路的转换开关相连，热电偶的测量端插入管式炉中（与标准热电偶放在一起）如图1-3所示S为标准热电偶K为被校热电偶UJ-36电位差计SK转换开关LEL冰瓶调压器管式电炉图1-32.将调压器调整为10V左右，尽量使升温速度控制在小于10℃/分钟以便精确记录（标准热电偶S做为标准温度的测量）以标准热电偶S产生的热电势做基准温度，对被校验热电偶实施校验，每间隔10℃记录一点，将50℃～500℃各点记录下来，与标准热电势分度表对照视其误差值。3.将补偿导线从冰瓶中取出观察冷端温度变化对热电偶测量值的影响。四、实验报告1.简述热电偶测问温原理2.简述热电偶焊接工艺过程3.描点画出被校验热电偶的曲线4.指出冷端温度变化对测量的影响值（热端为500℃时）3

3 图 1-2 此方法适合焊接较粗直径的热电偶 热电偶焊接完成后要将热电偶的盐份和石墨粉清洗掉。 三、热电偶的校验 步骤： 1.将焊接完成的热电偶与测量线路的转换开关相连，热电偶的测量端插 入管式炉中（与标准热电偶放在一起）如图 1-3 所示 S 为标准热电偶 K 为被校热电偶 图 1-3 2.将调压器调整为 10V 左右，尽量使升温速度控制在小于 10℃/分 钟以便精确记录（标准热电偶 S 做为标准温度的测量）以标准热电偶 S 产生的热电势做基准温度，对被校验热电偶实施校验，每间隔 10℃记 录一点，将 50℃～500℃各点记录下来，与标准热电势分度表对照视其 误差值。 3.将补偿导线从冰瓶中取出观察冷端温度变化对热电偶测量值的 影响。 四、实验报告 1. 简述热电偶测问温原理 2. 简述热电偶焊接工艺过程 3. 描点画出被校验热电偶的曲线 4. 指出冷端温度变化对测量的影响值（热端为 500℃时） ● ● ● ● 。 UJ-36 K 冰瓶 电位差计 调压器 管式电炉 S 转换开关

实验二压力表调整及校验一、实验目的1．掌握用标准压力表校验被校表的方法。2．掌握用码校验被校表的方法。观察压力表的变差。3.4.掌握压力表的调整方法，了解弹簧管压力表结构。二、实验设备1.活塞压力计一台2.被校压力表1.5级0~6kgf/cm23.改锥4.起针器三、实验方法利用活塞压力计产生标准压力对压力实施校验压力表，校验有两种方法：一种是利用码；另一种是利用标准表进行比较。实验装置如图2-1所示标准表被校表油杯码油缸图2-1活塞压力计实验台四、实验步骤1.活塞压力计的水平调整（调整活塞压力计底角螺栓的高度使水平仪指示为水平）。4

4 实验二 压力表调整及校验 一、 实验目的 1. 掌握用标准压力表校验被校表的方法。 2. 掌握用砝码校验被校表的方法。 3. 观察压力表的变差。 4. 掌握压力表的调整方法，了解弹簧管压力表结构。 二、 实验设备 1. 活塞压力计一台 2. 被校压力表 1.5 级 0～6kgf/cm2 3. 改锥 4. 起针器 三、实验方法 利用活塞压力计产生标准压力对压力实施校验压力表，校验有两 种方法：一种是利用砝码；另一种是利用标准表进行比较。实验装置 如图 2-1 所示 四、实验步骤 1.活塞压力计的水平调整（调整活塞压力计底角螺栓的高度使水平 仪指示为水平）。 。 。 标准表 砝码 油杯 被校表 油缸 图 2-1 活塞压力计实验台

2.打开油杯阀门，逆时针旋转手柄使油杯中的油吸到油缸里。当关闭油杯阀门并将手柄顺时针旋进即在管道内部产生压力，利用此压力及码即可对被校压力表进行校验，产生压力的大小与码重量和码顶起的高度有关。因此在杆的下部有一标线。当标线与定标线平齐时为准（及码重量等于压强）。3.压力表零点校准（打开油杯阀门，使管道内部的压力与外界大气压相同。观察压力表指针是否指示在0压力的刻度，如有误差则把指针拔下，然后对正0刻度重新安上即可）。4.压力表满量程校准，根据压力表量程大小将相应重量的码加在码托盘上（码托盘自重0.4MP）。当顺时针旋进活塞时管道内部便产生压力，当内部压力与码重量相等时，码就被托起并与标线平齐，如果此时指针的指示有误差则需调整量程调整螺钉。5.压力表示值误差的测定零点满量程刻度校准后加减相应刻度标称重量的码，对其刻度按上下行方式进行校验，将指示值记录下来，找出最大误差，计算其精度等级。标准值0.00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50.550.6测量值上行41下行△2五、实验报告叙述弹簧管压力表测量原理根据上下行所测各点数据计算其精度是否符合原出厂精度△maxA=X100%全程量5

5 2.打开油杯阀门，逆时针旋转手柄使油杯中的油吸到油缸里。当关 闭油杯阀门并将手柄顺时针旋进即在管道内部产生压力，利用此压力 及砝码即可对被校压力表进行校验，产生压力的大小与砝码重量和砝 码顶起的高度有关。因此在杆的下部有一标线。当标线与定标线平齐 时为准（及砝码重量等于压强）。 3.压力表零点校准（打开油杯阀门，使管道内部的压力与外界大气 压相同。观察压力表指针是否指示在 0 压力的刻度，如有误差则把指 针拔下，然后对正 0 刻度重新安上即可）。 4.压力表满量程校准，根据压力表量程大小将相应重量的砝码加在 砝码托盘上（砝码托盘自重 0.4MP）。当顺时针旋进活塞时管道内部便 产生压力，当内部压力与砝码重量相等时，砝码就被托起并与标线平 齐，如果此时指针的指示有误差则需调整量程调整螺钉。 5.压力表示值误差的测定 零点满量程刻度校准后加减相应刻度标称重量的砝码，对其刻度 按上下行方式进行校验，将指示值记录下来，找出最大误差，计算其 精度等级。 标准值 测量值 0.0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 上行 Δ1 下行 Δ2 五、实验报告 叙述弹簧管压力表测量原理 根据上下行所测各点数据计算其精度是否符合原出厂精度 Δ= ×100% Δmax 全程量

实验三电容液位测量一、实验目的1.了解电容液位测量的基本原理2.掌握电容液位计标定方法三、实验设备1.数字式电容表，测量范围0.01~999.9μf2.导电液测量装置，深280mm、250ml3.烧杯400ml四、测量原理在平行板电容中两平行板的面积与距离决定于电容量的大小，因此导电液无疑是充当了电容的另一极板，因此当液位发生变化时，电容量会相应变化。当把一根绝缘导线直插入水中时，水与没入的导线就形成了一典型的圆简型电容，因此其电容容量的表达式为C= 2n e LInDdL一一两极板互相遮盖部分的长度d、D一一圆筒形内电极外径8—一中间介质的介电系数五、利用如图3一1所示的实验装置逐步定量加入被测液体，记录电容表的电容值变化情况，并描点作图（注水面高度每次10mm）记录数据不得少于20点绝缘电极-D1裸电极6

6 实验三 电容液位测量 一、实验目的 1.了解电容液位测量的基本原理 2.掌握电容液位计标定方法 三、实验设备 1. 数字式电容表，测量范围 0.01～999.9μf 2. 导电液测量装置，深 280 mm、250ml 3. 烧杯 400 ml 四、测量原理 在平行板电容中两平行板的面积与距离决定于电容量的大小，因 此导电液无疑是充当了电容的另一极板，因此当液位发生变化时， 电容量会相应变化。当把一根绝缘导线直插入水中时，水与没入 的导线就形成了一典型的圆简型电容，因此其电容容量的表达式 为 L——两极板互相遮盖部分的长度 d、D——圆筒形内电极外径 ε——中间介质的介电系数 五、利用如图 3－1 所示的实验装置逐步定量加入被测液体，记录电容 表的电容值变化情况，并描点作图（注水面高度每次 10mm）记录 数据不得少于 20 点 C= 2πεL ㏑ D d 绝缘电极 裸电极 d D

六、实验报告1.将实验中所测数据填写在实验报告中，描点作图2.试说明此方法能否测量非导电液体的液位，为什么，应该怎样实现.实验四电磁流量计的认识和校验一、实验目的1、通过拆装，熟悉流量计的结构组成，了解其工作过程，认识其结构形式。2、通过对流量计的测试和校验，掌握流量计校验方法，理解其相关特性及性能指标含义。3、了解电磁流量计的基本工作原理。二、实验装置1、电磁流量传感器2、电磁流量转换计3、调节阀4、水泵5、电流表6、管道配件三、工作原理1、传感器是根据法拉第电磁感应原理工作的，当导电液体沿流量管在交变磁场中作与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势。在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装了一对检测电极，将这个感应电势检出。若感应电势为E，则有：E=BVD(1)式中：B一一磁感应强度；D一一电极间的距离，与测量管内径相等：V一一测量管内被测流体在截面上的平均流速。式（1）中磁场B是恒定不变值，D是一个常数，则感应电动势E与被测流体流速V成正比。通过测量管恒截面上的体积流量Q与流速V之间的关系为：(2)Q=D-V/4....7

7 六、实验报告 1.将实验中所测数据填写在实验报告中，描点作图 2.试说明此方法能否测量非导电液体的液位，为什么，应该怎样实 现. 实验四 电磁流量计的认识和校验 一、实验目的 1、通过拆装，熟悉流量计的结构组成，了解其工作过程，认识其 结构形式。 2、通过对流量计的测试和校验，掌握流量计校验方法，理解其相 关特性及性能指标含义。 3、了解电磁流量计的基本工作原理。 二、实验装置 1、电磁流量传感器 2、电磁流量转换计 3、调节阀 4、水泵 5、电流表 6、管道配件 三、工作原理 1、传感器是根据法拉第电磁感应原理工作的，当导电液体沿流量 管在交变磁场中作与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线 产生感应电势。在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装 了一对检测电极，将这个感应电势检出。 若感应电势为 E，则有： E=BVD .（1） 式中： B——磁感应强度； D——电极间的距离，与测量管内径相等； V——测量管内被测流体在截面上的平均流 速。 式（1）中磁场 B 是恒定不变值，D 是一个常数，则感应电动势 E 与被测流体流速 V 成正比。通过测量管恒截面上的体积流量 Q 与流速 V 之间的关系为： Q=πD2V/4.（2）

将（1）式带入（2）式得：(3)Q=πDVE/4B=KE.式中：K一一仪表常数。由式（3）可知，当仪表常数K确定后，感应电动势E与流量Q成正比。E通常为流量信号，将流量信号输入转换计，经过处理，输出与流量成正比的4～20mADC信号，可与单元组合仪表配套，对流量进行显示、记录、计算、调节等。四、注意事项1、仪表安装、接线后，正式投入运行之前，应严格检查安装、接线是否正确。2、将传感器前后阀门打开，让传感器测量管内冲满被测介质。五、实验步骤1、将传感器和转换计导线连接正确。2、让传感器中充满介质。3、通电预热15分钟。4、打开水泵，改变调节阀的开度，分别记录流量转换计显示数据，记录其输出电流。完成表格2-7，画出输出流量-电流曲线图。表2-7流量计线性测试流0%10%20%30%40%100%50%60%70%80%90%量电流5、观察曲线可看出流量计的线性情况。0

8 将（1）式带入（2）式得： Q=πDVE/4B=KE.（3） 式中： K——仪表常数。 由式（3）可知，当仪表常数 K 确定后，感应电动势 E 与流量 Q 成 正比。 E 通常为流量信号，将流量信号输入转换计，经过处理，输出与流 量成正比的 4～20mADC 信号，可与单元组合仪表配套，对流量进行显 示、记录、计算、调节等。 四、注意事项 1、仪表安装、接线后，正式投入运行之前，应严格检查安装、接 线是否正确。 2、将传感器前后阀门打开，让传感器测量管内冲满被测介质。 五、实验步骤 1、将传感器和转换计导线连接正确。 2、让传感器中充满介质。 3、通电预热 15 分钟。 4、打开水泵，改变调节阀的开度，分别记录流量转换计显示数据， 记录其输出电流。完成表格 2-7，画出输出流量-电流曲线图。 表 2-7 流量计线性测试 流 量 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 电 流 5、观察曲线可看出流量计的线性情况