实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 1
实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 3
实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 4
实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 5
实验五 金属箔式应变片的温度影响实验 6
实验六 直流全桥的应用——电子秤实验 6
实验七 移相器实验 7
实验八 相敏检波器实验 9
实验九 交流全桥的应用——振动测量实验 10
实验十 压阻式压力传感器的压力测量实验 13
实验十一 扩散硅压阻式压力传感器差压测量* 14
实验十二 差动变压器的性能实验 15
实验十三 激励频率对差动变压器特性的影响实验 16
实验十四 差动变压器零点残余电压补偿实验 18
实验十五 差动变压器的应用——振动测量实验 19
实验十六 电容式传感器的位移特性实验 21
实验十七 电容传感器动态特性实验 22
实验十八 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 23
实验十九 交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 25
实验二十 霍尔测速实验* 26
实验二十一 磁电式传感器测速实验 27
实验二十二 压电式传感器测量振动实验 28
实验二十三 电涡流传感器位移特性实验 29
实验二十四 被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 30
实验二十五 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 31
实验二十六 电涡流传感器测量振动实验 31
实验二十七 电涡流传感器的应用——电子秤实验 33
实验二十八 电涡流传感器测转速实验* 34
实验二十九 光纤传感器的位移特性实验 34
实验三十 光纤传感器测量振动实验 35
实验三十一 光纤传感器测速实验 36
实验三十二 光电转速传感器的转速测量实验 37
实验三十三 Cu50温度传感器的温度特性实验 38
实验三十四 Pt100热电阻测温特性实验 40
实验三十五 热电偶测温性能实验 42
实验三十六 气体流量的测定实验* 43
实验三十七 气敏（酒精）传感器实验 44
实验三十八 湿敏传感器实验 45
实验三十九 温度仪表PID控制实验 45
实验四十 外部温度控制实验系统* 47
实验四十一 多功能数据采集控制器的使用介绍 47
实验四十二 计算机温度PID控制实验 49
实验四十三 数据采集卡动态链接库调用实验* 51
实验四十四 转速PID控制系统 52
附录一 温控仪表操作说明 55
附录二 《微机数据采集系统软件》使用说明 62
附录三 《多功能数据采集系统软件》使用说明 65
附录四 《YL4.1系统软件》使用说明 67
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：
式中为电阻丝电阻的相对变化，为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压O1。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：
1、检查应变传感器的安装
根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R1= R2= R3= R4=350Ω，加热丝初始阻值为50Ω左右。
2、差动放大器的调零
首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大。然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。（注意： Rw4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）
3、电桥调零
适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接线，接上桥路电源±4V（从主控箱引入），同
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图
时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交流档调零电阻阻值不同）。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节电桥调零电位器Rw1，使数显表显示为零。
备注：
1、如出现零漂现象，则是应变片在供电电压下，应变片本身通过电流所形成的应变片温度效应的影响，可观察零漂数值的变化，若调零后数值稳定下来，表示应变片已处于工作状态，时间大概5—10分钟。
2、如出现数值不稳定，电压表读数随机跳变情况，可再次确认各实验线的连接是否牢靠，且保证实验过程中，尽量不接触实验线，另外，由于应变实验增益比较大，实验线陈旧或老化后产生线间电容效应，也会产生此现象。
4、测量并记录
在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。
表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值
| 重量（g） | ||||||||
| 电压（mv） |
根据表1-1计算系统灵敏度S，S=（输出电压变化量；重量变化量）；计算非线性误差： f1=F •S×100%，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差， F •S满量程输出平均值，此处为500g或200g。
五、思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。
实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验
一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。
二、基本原理：不同受力方向的两片应变片（实验模块上对应变片的受力方向有标识）接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=。
三、需要器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：
1、保持金属箔式应变片实验中的Rw3和Rw4的当前位置不变。
2、根据图1-3接线。R1、R2为实验模块左上方的应变片，此时要根据模块上的标识确认R1和R2受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，检查连线无误后，合上主控箱电源，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零。依次轻放标准砝码，将实验数据记入表1-2，根据表1-2计算灵敏度S=，非线性误差f2。
图1-3 应变式传感器半桥实验接线图
表1-2 半桥测量时，输出电压与加负载重量值
| 重量（g） | ||||||||
| 电压（mv） |
桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。
实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验
一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。
二、基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，受力方向不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uo3=。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件和单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：
图1-4接线
1、保持单臂、半桥实验中的Rw3和Rw4的当前位置不变。
2、根据图1-4接线，实验方法与半桥实验相同，全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，将实验结果填入表1-3；进行灵敏度和非线性误差计算。
表1-3全桥输出电压与加负载重量值
| 重量（g） | ||||||||
| 电压（mv） |
实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、实验步骤：根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。阐述理由（注意：实验一、二、三中的放大器增益RW3必须在相同的位置）。
实验五 金属箔式应变片的温度影响实验
一、实验目的：了解温度对应变片测试系统的影响。
二、基本原理：电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面：1）敏感栅丝的温度系数，2）应变栅线膨胀系数与弹性体（或被测试件）的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此当温度变化时，在被测体受力状态不变时，输出会有变化。
三、需用器件与单元：应变传感器实验模块、数显表单元（主控台电压表）、直流源、加热器（已贴在应变电子称其中一片应变片的紧挨下方）
四、实验步骤：
1、保持全桥应变实验结果。
2、将200g砝码加于砝码盘上，在数显表上读取某一整数Uo1。
3、将5V直流稳压电源（主控箱）接于实验模块的加热器插孔上，数分钟后待数显表电压显示基本稳定后，记下读数Uot，Uot–Uo1即为温度变化的影响。计算这一温度变化产生的相对误差。
五、思考题：
1、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法？
2、应变式传感器可否用于测量温度？
实验六 直流全桥的应用——电子秤实验
一、实验目的：了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理：电子秤实验原理为全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、±15V电源、±4V电源、数显表（主控台电压表）。
四、实验步骤：
1、按单臂实验中的步骤将差动放大器调零：按全桥电路接线，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.00V。
2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节），使数显表显示为0.200V（2V档测量）或-0.200V。
3、拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw4（零位调节），使数显表显示为0.000V或-0.000V。
4、重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可称重，成为一台原始的电子秤。
5、把砝码依次放在托盘上，填入下表：
| 重量（g） | ||||||||||
| 电压（mv） |
实验七 移相器实验
一、实验目的：了解运算放大器构成的移相电路和它的原理及工作情况。
二、基本原理：图5为移相电路示意图，由移相器电路结构图可求得该电路的闭环增益G(s)
则
当R1=R2=W1= R4=R5=10K时有：
由正切三角函半角公式可得：
从上式可以看出，调节电位器W2将产生相应的相位变化。
三、需用器件与单元：移相器/相敏检波器/低通滤波器模块、音频振荡器、双线（双踪）示波器（自备）、直流稳压电源±15V。
四、实验步骤：
1、了解移相器原理，即通过调节电位器使交流信号产生相位的变化。
2、将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从0˚、180˚插口输出均可），将±15V电源及地线接入移相器模块，合上主控箱电源。
3、将示波器的两根线分别接到移相器的输入和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。
4、调节移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。
5、改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大移相范围。
五、思考题：
1、根据基本原理公式，分析本移相器的工作原理，并解释所观察到的现象。
注意事项：本实验台中音频信号由函数发生器产生，所以通过移相器后波形局部有些畸变，这不是仪器故障。
正确选择示波器中的“触发”形式，以保证双踪示波器能看到波形的变化。
实验八 相敏检波器实验
一、实验目的：了解相敏检波器的原理及工作情况。
二、基本原理：相敏检波器模块示意图如下所示，图中Vi为输入信号端，Vo为输出端，AC为交流参考电压输入端，DC为直流参考电压输入。当有脉冲符号的两个端子为附加观察端。
三、需用器件与单元：移相器/相敏检波器/低通滤波器模块、音频振荡器、双踪示波器（自备）、直流稳压电源±15V、±2V、转速/频率表、数显电压表。
四、旋钮初始位置：转速/频率表置频率档，音频振荡器频率为4KHz左右，幅度置最小（逆时针到底），直流稳压电源输出置于±2V档。
五、实验步骤：
1、了解移相器/相敏检波器/低通滤波器模块面板上的符号布局，接入电源±15V及地线。
2、根据如下的电路进行接线，将音频振荡器的信号0˚ 输出端和移相器及相敏检波器输入端Vi相接，把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和输出端Vo组成一个测量线路。
3、将主控台电压选择拨段开关拨至+2V档位，改变参考电压的极性（通过DC端输入+2V或者-2V），观察输入和输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入和输出同相；当参考电压为负时，输入和输出反相。
4、调整好示波器，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压为峰-峰值4V，通过调节移相器和相敏检波器的电位器，使相敏检波器的输出Vo为全波整流波形。
六、思考题：
根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么？移相器在实验线路中的作用是什么？（即参考端输入波形相位的作用）。
实验九 交流全桥的应用——振动测量实验
一、实验目的：了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。
二、基本原理：对于交流应变信号用交流电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相检波和滤波电路后才能得到变化的应变信号，此信号可以从示波器读得。
三、需用器件与单元：音频振荡器、低频振荡器、万用表（自备）、应变式传感器实验模块、移相/相敏检波/低通滤波器模块、振动源模块、示波器（自备）。
四、实验步骤：
1、应变式传感器实验模块上的应变传感器不用，改为转动、振动模块振动梁上的应变片（即振动模块上的应变输出，应变片已按全桥方式连接）。
2、按振动台模块上的应变片顺序，用连接线插入应变传感器实验模块上。组成全桥。接线时应注意连接线上每个插头的意义，对角线的阻值为350Ω左右，若二组对角线阻值均为350Ω，则接法正确。
3、按图连线，接好交流电桥调平衡电路及系统（音频振荡器接Lv输出端接全桥电路一端，另一端接Lv的“地”端），R8、Rw1、C、Rw2为交流电桥调平衡网络，同时将模块左上方拨段开关拨至“交流”档，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，将音频振荡器的频率调节到5KHz左右，幅度调节到10Vp-p。（频率可用数显表Fin监测，幅度可用示波器监测）。将Rw3顺时针调节到最大，用示波器观察Vo1或Vo2（如果增益不够大，则Vo1接入IC4），调节电位器Rw1和Rw2使得示波器显示接近直线（示波器的电压轴为0.1V/div，时间轴为0.1ms/div）。且用手按振动圆盘，波形幅值有明显变化。将示波器接入相敏检波的输出端，观察示波器的波形，调节Rw1、Rw2、Rw4以及移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形无高低且最小（参考位置：示波器的Y轴为0.1V/div，X轴为0.2ms/div），用手按下振动圆盘（且按住不放），调节移相器与相敏检波器的旋钮（前面实验已介绍移相器和相敏检波器原理），使示波器显示的波形有检波趋向，即显示如下波形：
4、将低频振荡器输出接入振动模块低频输入插孔，调节低频振荡器输出幅度和频率使振动台（圆盘）明显振动（调节频率和幅度时应缓慢调节）。
5、调节示波器电压轴为50mv/div或100mv/div、X轴为10ms/div或5ms/div或2ms/div，用示波器观察差动放大器输出端（调幅波）和相敏检波器输出端（解调波）及低通滤波器输出端（包络线波形——传感器信号）波形，调节实验电路中各电位器旋钮，用示波器观察各环节波形，体会电路中各电位器的作用。在应变梁振动时，观
察Vo1(或Vo2)波形，此时为接近包络线。
将Vo1(Vo2)连接到相敏检波器Vi。观察此时相敏检波输出Vo波形。此时接近
再观察此时低通滤波器输出端波形为正弦波
调节电位器使各波形接近理论波形，并使低通滤波器输出波形不失真，并且峰-峰值最大。
6、固定低频振荡器幅度旋钮位置不变，低频输出端接入数显单元的Fin，把数显表的切换开关打到频率档监测低频频率。调节低频输出频率，用示波器读出低通滤波器输出VO的电压峰-峰值，填入表1-5。
表1-5
| f（Hz） | ||||||||
| VO（p-p） |
五、思考题：
1、在交流电桥测量中，对音频振荡器频率和被测梁振动频率之间有什么要求？
2、请归纳直流电桥和交流电桥的特点。
小 结：
电阻应变式传感器从1938年开始使用到目前，仍然是当前称重测力的主要工具，电阻应变式传感器最高精度可达万分之一甚至更高，除电阻应变片、丝直接以测量机械、仪器及工程结构等的应变外，主要是与种种形式的弹性体相配合，组成各种传感器和测试系统。如称重、压力、扭矩、位移、加速度等传感器，常见的应用场合如各种商用电子秤、皮带秤、吊钩秤、高炉配料系统、汽车衡、轨道衡等。
实验十 压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
二、基本原理： 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、需用器件与单元：压力源（已在主控箱内）、数字压力表、压力传感器实验模块、流量计、气源连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。
四、实验步骤：
1、根据图连接管路和电路，主控箱内包含压缩泵、贮气箱、三通连接管等，流量计已接好。将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座的蓝色边缘，向内压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器（已固定在压力传感器模块上）接通。这里选用的差压传感器两只气嘴中，一只为高压嘴，另一只为低压嘴。本实验模块连接见图2-2，压力传感器有4端：3端接+4V电源，1端接地线，2端为Uo+，4端为Uo- 。1、2、3、4端顺序排列见图2-2。
2、实验模块上Rw2用于调节零位，Rw1可调节放大倍数，按图2-2接线，模块的放大器输出Vo2引到主控箱数显表的Vi插座。将显示选择开关拨到20V档，反复调节Rw2（此时Rw1顺时针旋转1-2圈，Rw3处于电位器中间位置）使数显表显示为零。
3、先顺时针旋转主控台面板的流量计旋钮到底（此时相当于主控箱内压力罐最大，即流量计阀门完全关断）。
4、打开主控箱电源，合上主控箱上的气源开关（启动压缩泵），此时主控台压力表同步显示当前的气源压力值，同时记录当前的Vo2的输出电压值。
5、逐步关小流量计旋钮（逆时针旋转流量计旋钮），使在5~20KP之间每下降2KP分别读取压力表读数，同步记录数据。
6、记下相应的数显表值列于表2-1。
表2-1 压力表数值与变换电路输出电压值
| P（KP） | ||||||||
| VO（V） |
8、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入10KPa气压，调节Rw2（低限调节）使数显表显示1.00V，当输入20KPa气压，调节Rw1（高限调节）使数显表显示2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。
实验十一 扩散硅压阻式压力传感器差压测量*
一、实验目的：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
二、基本原理：压阻式压力传感器的硅膜片受到两个压力P1和P2作用时，由于它们对膜片产生的应力正好相反，因此作用在压力膜片上是ΔP= P1-P2，从而可以进行差压测量。
三、需用器件与单元：压力测试所用器件和单元、压力气囊。
四、实验步骤：
请学生自拟一个差压测量的方法。
实验十二 差动变压器的性能实验
一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成（铁芯在可移动杆的一端），根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化，促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向串接（同名端连接），就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：差动变压器实验模块、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源（音频振荡器）、直流电源、万用表。
四、实验步骤：
1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模块上。
2、在模块上按照图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的LV端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为5~10KHz（可用主控箱的数显表的频率档fi输入来监测，实验中可调节频率使波形不失真）。调节幅度使输出幅度为峰-峰值Vp-p=2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为0.2v/div）。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈（1和2实验插孔作为初级线圈），并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点(即3和4实验插孔)，而且相位与初级线圈波形（LV音频信号Vp-p=2V波形）比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判断直到正确为止。图中（1）、（2）、（3）、（4）为模块中的实验插孔。）
3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰-峰值Vp-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，则另一个方向位移为负。从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.5mm从示波器上读出输出电压Vp-p值填入表3-1。再从Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。
表3-1 差动变压器位移ΔX值与输出电压Vp-p数据表
| X（mm） | − ← | 0mm | → + | ||||||||
| V（mv） | Vp-p |
实验十三 激励频率对差动变压器特性的影响实验
一、实验目的：了解初级线圈激励频率对差动变压器输出性能的影响。
二、基本原理：差动变压器输出电压的有效值可以近似用关系式：
表示，式中LP、RP为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、ω为激励电压和频率，M1、M2为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若，则输出电压Uo受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当时输出Uo与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。
三、需用器件与单元：差动变压器实验模块、测微头、双线示波器、差动变压器、音频信号源（音频振荡器）、直流电源、万用表。
四、实验步骤：
1、差动变压器安装同“差动变压器的性能实验”。差动变压器实验模块接线图如下。
2、检查连线无误后合上主控箱电源开关。选择音频信号输出频率为1KHz从LV输出。（可用主控箱的数显表频率档显示频率）移动铁芯至中间位置即输出信号最小时的位置，调节Rw1、Rw2使输出变得更小。
3、旋动测微头，每间隔0.5mm在示波器上读取一个Vp-p数据（此时示波器档位设置为X轴为0.2ms/div，Y轴为1v/div，其中位移数值越大，则Vp-p数值变化越明显）。
4、分别改变激励频率为3KHz、5KHz、7KHz、9KHz，重复实验步骤1、2将测试结果记入表3-2。
表3-2 不同激励频率时输出电压（峰-峰值）与位移X的关系。
| 1 | |||||||
| 3 | |||||||
| 5 | |||||||
| 7 | |||||||
| 9 |
实验十四 差动变压器零点残余电压补偿实验
一、实验目的：了解差动变压器零点残余电压补偿方法。
二、基本原理：由于差动变压器两只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B-H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零。称其为零点残余电压。
三、需用器件与单元：音频振荡器、测微头、差动变压器、差动变压器实验模块、示波器。
四、实验步骤：
1、按图3-3接线，音频信号源从LV插口输出，实验模块R1、C1、Rw1、Rw2为电桥单元中调平衡网络。
图3-3 零点残余电压补偿电路
2、用示波器调整音频振荡器输出为2V峰-峰值。
3、调整测微头，使差动放大器输出电压最小。
4、依次调整Rw1、Rw2，使输出电压降至最小。
5、观察零点残余电压的波形，注意与激励电压比较。
6、从示波器上观察，差动变压器的零点残余电压值（峰-峰值）。（注：这时的零点残余电压经放大后的零点残余电压=V零点P-P/K，K为放大倍数）
实验十五 差动变压器的应用——振动测量实验
一、实验目的：了解差动变压器测量振动的方法。
二、基本原理：利用差动变压器测量动态参数与测位移量的原理相同。
三、需用器件与单元：音频振荡器、差动变压器实验模块、移相器/相敏检波器/低通滤波器模块、数显单元、低频振荡器、示波器、直流稳压电源、振动源模块、差动变压器。
四、实验步骤：
1、将差动变压器按图3-5，安装在振动源模块的振动源上，注意调整振动平台和差动传感器的位置，使振动平台振动的阻力最小，便于后期实验。
2、按图3-6接线，并调整好有关部分。调整如下：
（1）检查接线无误后，合上主控台电源开关，用示波器观察LV峰-峰值，调整音频振荡器幅度旋钮使Vop-p=8V，频率在3—3.5KHz之间。
（2）利用示波器观察相敏检波器输出，调整传感器连接支架高度，使相敏检波输出，示波器显示的波形幅值为最小。
（3）仔细调节Rw1和Rw2使示波器（相敏检波输出）显示的波形幅值更小，基本为零点（电压档位在0.2V左右）。
（4）用手按住振动平台（让传感器产生一个大位移）仔细调节移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。
（5）松手，整流波形消失，变为一条接近零点线（否则再调节Rw1和Rw2）。（6）低频振荡器输出引入振动源的低频输入，调节低频振荡器幅度旋钮和频率旋钮，使振动台振荡较为明显。用示波器观察差动模块放大器的输出Vo波形为包络线。
相敏检波器的输出端为：
及低通滤波器的Vo波形
。
3、保持低频振荡器的幅度不变，改变振荡频率用示波器观察低通滤波器的输出，读出峰-峰电压值，记下实验数据，填入下表3-3（频率与输出电压Vp-p的监测方法与实验十相同）。
表3-3
| f（Hz） | ||||||||
| Vp-p(V) |
5、保持低频振荡器频率不变，改变振荡幅度，同样实验，可得到振幅—Vp-p曲线（定性）。
注意事项：低频振荡器电压幅值不要过大，以免梁在自振频率附近振幅过大。
实验十六 电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理：利用平板电容和其他结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择、A、d三个参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（变）、测微小位移（d变）和测量液位（A变）等多种电容传感器。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、数显单元（主控台电压表）、直流稳压源。
四、实验步骤：
1、按图3-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。
2、将电容传感器专用连线插入电容传感器实验模块专用接口，接线图如下。
3、将电容传感器实验模块的输出端Vo1与数显表单元（主控台电压表）Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw调节到中间位置。
4、接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.5mm记下位移X与输出电压值（此时电压档位打在20v），填入表4-1。
表4-1 电容传感器位移与输出电压值
| X（mm） | ||||||||
| V（mv） |
实验十七 电容传感器动态特性实验
一、实验目的：了解电容传感器的动态性能的测量原理和方法。
二、基本原理：利用电容传感器动态响应好，可以非接触测量等特点，进行动态位移测量。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模块、移相/相敏检波/低通滤波器模块、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源、双线示波器、振动源模块、低频振荡器。
四、实验步骤：
1、传感器安装图见下图，接线参考“电容式传感器的位移特性实验”。
2、实验模块输出端Vo1接滤波器输入端，滤波器输出端Vo接移相/相敏检波/低通滤波器模块的“低通滤波器”的输入，示波器一个通道（示波器X轴为10ms/div、Y轴视输出大小而变）。调节传感器连接支架高度，用主控台数显表（电压表）观察Vo1，使Vo1输出在零点附近。
3、主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6~19Hz之间，幅度旋钮初始置0。
4、输入±15V电源到实验模块，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察示波器上显示的波形。
5、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，可以用数显表测频率（将低频振荡器输出端与数显Fi输入口相接，数显表波段开关选择频率档）。从示波器测出传感器输出的Vo1峰-峰值。保持低频振荡器频率不变，改变幅度旋钮，测出传感器输出的Vo1峰-峰值。
五、思考题：
1、根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量Co和移动0.5mm时的变化量，（本实验外圆半径R=8mm，内圆柱外半径r =7.25mm，外圆筒与内圆筒覆盖部分长度=16mm。
* 电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高、动态响应好、可进行非接触测量等特点，它可以测量线位移、角位移、高频振动幅度，与电感式比较，电感式是接触测量，只能测量低频振幅，电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量（如油、粮食中的水分）、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功，正在走向工业化应用。
实验十八 直流激励时霍尔式传感器的
位移特性实验
一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理：根据霍尔效应、霍尔电势UH = KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元。
四、实验步骤：
1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模块的连接按图5-2进行。1、3为电源±4V，2、4为输出。
图5-2 霍尔传感器位移直流激励接线图
2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，再调节Rw1（Rw3处于中间位置）使数显表指示为零。
3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表5-1。
表5-1
| X（mm） | ||||||||
| V（mv） |
五、思考题：
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？
实验十九 交流激励时霍尔式传感器的
位移特性实验
一、实验目的：了解交流激励时霍尔片的特性
二、基本原理：交流激励时霍尔元件与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。
三、需用器件与单元：在“直流霍尔传感器位移特性”基础上加移相/相敏检波/低通滤波模块、双线示波器。
四、实验步骤：
1、传感器安装同“直流激励时的实验安装”，实验模块上连线见图5-3。
图5-3 交流激励时霍尔传感器位移实验接线图
2、调节音频振荡器频率和幅度旋钮，从Lv输出用示波器测量，使输出为1KHz、峰-峰值为4V，引入电路中（激励电压从音频输出端Lv输出频率1KHz，幅值为4V峰-峰值，注意电压过大会烧坏霍尔元件）。
3、调节测微头使霍尔传感器产生一个较大的位移（此时Rw3顺时针旋转至最大位置），利用示波器观察相敏检波器输出（此时示波器档位时间轴为0.2ms，电压轴为0.2V），旋转移相单元电位器Rw和相敏检波电位器Rw，使示波器显示全波整流波形。此时固定移相单元电位器Rw和相敏检波电位器Rw，保持电位器位置不变。
4、调节测微头使霍尔传感器处于传感器中间位移部分，先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小（即相敏检波输出接近一条直线）。
5、然后从电压数显表上观察，调节电位器Rw1、Rw2使显示为零，然后旋动测微头，记下每转动0.2mm时表头读数，填入表5-2。
表5-2 交流激励时输出电压和位移数据
| X（mm） | ||||||||
| V（mv） |
实验二十 霍尔测速实验*
一、实验目的：了解霍尔转速传感器的应用。
二、基本原理：利用霍尔效应表达式UH = KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率/12）
三、需用器件与单元：霍尔转速传感器、转速调节2-24V、转动源单元、数显单元的转速显示部分。
四、实验步骤：
1、根据图5-4，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面的磁钢。
2、将直流源加于霍尔元件电源输入端。红（+）接+5V，黑（┴）接地。
3、将霍尔转速传感器输出端（蓝）插入数显单元Fin端。
4、将转速调节中的2-24V转速电源引到转动源的2-24V插孔。
5、将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示转速。
6、调节电压使转动速度变化。观察数显表转速显示的变化。
五、思考题：
1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有？
2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢，二者有什么区别呢？
实验二十一 磁电式传感器测速实验
一、实验目的：了解磁电式传感器测量转速的原理。
二、基本原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。
三、需用器件与单元：磁电传感器、数显单元测转速档、转速调节2-24V，转动源模块。
四、实验步骤：
1、磁电式转速传感器按图5-4安装，
2、传感器端面离转动盘面2mm左右，并且对准反射面内的磁钢。将磁电式传感器输出端插入数显单元fi孔，磁电传感器作切割磁力线旋转（磁电式传感器两输出插头插入面板上的两个插孔）
3、将波段开关选择转速测量档。
4、将转速调节电源2-24V用引线引入到面板上转动源单元中转动电源2-24V插孔，合上主控箱电源开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压，观察转速变化情况。
五、思考题：
为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？
实验二十二 压电式传感器测量振动实验
一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电陶瓷片等组成。（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、需用器件与单元：转动、振动源模块、压电传感器、移相/相敏检波/低通滤波器模块、压电式传感器实验模块、双线示波器。
四、实验步骤：
1、首先将压电传感器装在振动源模块上，压电传感器底部装有磁钢，可和振动盘中心的磁钢相吸。
2、将低频振荡器信号接入到振动源的低频输入源插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模块两输入端，按图7-1连接好实验电路，压电传感器黑色端子接地。将压电传感器实验模块电路输出端Vo1（如增益不够大，则Vo1接入IC2，Vo2接入低通滤波器）接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出Vo与示波器相连。
图7-1 压电式传感器性能实验接线图
4、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
5、改变低频振荡器频率，观察输出波形变化。
6、用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形。
实验二十三 电涡流传感器位移特性实验
一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。
四、实验步骤：
1、根据图8-1安装电涡流传感器。
图8-1 电涡流传感器安装示意图
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块上标有Ti的插孔中，作为振荡器的一个元件。
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、将实验模块输出端Vo与数显单元输入端Vi相接。数显表量程切换开关选择电压20V档。
6、用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上标有+15V的插孔中，同时主控台的“地”与实验模块的“地”相连。
7、使测微头与传感器线圈端部有机玻璃平面接触，开启主控箱电源开关（数显表读数能调到零的使接触时数显表读数为零且刚要开始变化），记下数显表读数，然后每隔0.2mm（或0.5mm）读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表8-1。
表8-1 电涡流传感器位移X与输出电压数据
| X（mm） | ||||||||
| V（v） |
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，如何根据使用量程选用传感器？
实验二十四 被测体材质对电涡流传感器的
特性影响实验
一、实验目的：了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
二、基本原理：涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。
三、需用器件与单元：除与“电涡流位移特性实验”相同外，另加铜和铝的被测体小圆片。
四、实验步骤：
1、传感器安装同“电涡流位移特性实验”传感器的安装。
2、将原铁圆片换成铝和铜圆片。
3、重复“电涡流位移特性实验”步骤，进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试，分别记入表8-2和表8-3。
表8-2 被测体为铝圆片时的位移与输出电压数据
| X（mm） | ||||||||
| V（v） |
| X（mm） | ||||||||
| V（v） |
5、比较实验二十三和本实验所得的结果，并进行小结。
实验二十五 被测体面积大小对电涡流传感器的
特性影响实验
一、实验目的：了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。
二、基本原理：电涡流传感器在实际应用中，由于被测体的形状、大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
三、需用器件与单元：直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模块、不同面积的铝被测体、数显单元。
四、实验步骤：
1、传感器安装与前面静态特性实验相同。
2、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。
3、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆片、小圆柱体）进行电涡流位移特性测定，分别记入表8-5。
表8-5 不同尺寸时的被测体特性数据
| X（mm） | ||||||||
| 被测体1 | ||||||||
| 被测体2 |
实验二十六 电涡流传感器测量振动实验
一、实验目的：了解电涡流传感器测量振动的原理和方法。
二、基本原理：根据电涡流传感器动态特性和位移特性，选择合适的工作点即可测量振幅。
三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模块、电涡流传感器、低频振荡器、振动源模块、直流电源、数显单元、测微头、示波器。
四、实验步骤：
1、根据图3-5安装电涡流传感器。
2、注意传感器端面与被测体振动台面（为铝质材料）之间的安装距离为线
性区域内（利用实验二十五中铝材料线性范围）。将电涡流传感器两端插入实验模块标有Ti的插孔中，实验模块输出端接示波器的一个通道，接入15V电源及接地。
3、将低频振荡信号接入振动源中的低频输入插孔，一般应避开梁的自振频率，将振荡频率设置在6~12Hz之间。
4、低频振荡器幅度旋钮初始为零，慢慢增大幅度，但要注意适当调节升降架高度，使振动台面振动时与传感器端面不应碰撞。
4、用示波器观察电涡流实验模块输出端Vo波形，调节传感器安装支架高度，读取正弦波形失真最小时的电压峰-峰值。
5、保持振动台的振动频率不变，改变振动幅度可测出相应的传感器输出电压峰-峰值。
6、如果输出波形不是很理想，利用铁制反射面吸附在振动圆盘中心的磁钢上，电涡流传感器则与吸附在振动圆盘中心的铁测片形成涡流效应。
至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
三、需用器件与单元：直流源、电涡流传感器、测微头、电涡流传感器实验模块、不同面积的铝被测体、数显单元。
四、实验步骤：
1、传感器安装与前面静态特性实验相同。
2、按照测静态特性实验要求连接好测量线路。
3、在测微头上分别用两种不同的被测铝（小圆片、小圆柱体）进行电涡流位移特性测定，分别记入表8-5。
表8-5 不同尺寸时的被测体特性数据
| X（mm） | ||||||||
| 被测体1 | ||||||||
| 被测体2 |
实验二十七 电涡流传感器的应用——电子秤实验
一、实验目的：了解电涡流传感器用于称重量的原理与方法。
二、基本原理：利用电涡流传感器位移特性和振动台受载时的线性位移，可以组合成一个称重测量系统。
三、需用器件与单元：电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、直流源、数显表单元、振动台、砝码。
四、实验步骤：
1、传感器安装与“电涡流振动测试实验”相同，实验连线与“电涡流位移特性实验”相同。
2、利用“电涡流位移特性实验”中铝材料（铝测片）线性范围，调节传感器安装支架高度，使振动台面与探头之间距离为线性起点，并且使探头尽量远离振动台的中心磁钢，将线性段距离最近的一点作为零点记下此时数显表的读数。
3、在振动台上加砝码从20g起到200g，（砝码应尽量远离传感器）分别读取数显表读数，记入表8-4。
表8-4 电涡流传感器称重时的电压与重量数据
| W（g） | ||||||||
| V（v） |
5、在振动台面上放置一未知物记下数显表的读数。
6、根据实验步骤5及4，计算出未知物重量。
实验二十八 电涡流传感器测转速实验*
一、实验目的：了解电涡流传感器测转速的原理与组成。
二、基本原理：利用电涡流的位移传感器及其位移特性，当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。
实验二十九 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：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤混合组成Y型光纤，探头为半圆分布，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，即探头，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，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与间距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、光纤传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、测微头、±15V直流源、反射面。
四、实验步骤：
1、根据图9-1安装光纤位移传感器，光纤传感器有分叉的两束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。
2、将光纤实验模块输出端Vo1与数显单元（电压档位打在20V）相连，见图9-2。
3、调节测微头，使探头与反射平板轻微接触。
4、实验模块接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节Rw1到中间位置，调Rw2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（0.2mm）或读出数显表值，将其填入表9-1。
表9-1 光纤位移传感器输出电压与位移数据
| X（mm） | ||||||||
| V（v） |
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？
实验三十 光纤传感器测量振动实验
一、实验目的：了解光纤位移传感器动态特性。
二、基本原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其高的频率响应，配以合适的测量电路即可测量振动。
三、需用器件与单元：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源模块、低频振荡器、动态测量支架、检波、滤波实验模块、数显表，示波器。
四、实验步骤：
1、光纤传感器安装见图3-5，光纤探头对准振动台的反射面。
2、根据“光纤传感器位移特性实验”的结果，大致找出线性段的中点，通过调节安装支架高度，将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。（如果此点波形失真，可以调节Rw1，使波形不失真）
3、参考“光纤传感器位移特性实验”中的实验连线，Vo1与低通滤波器模块Vi相接，低通输出Vo接到示波器。
4、将低频振荡器幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。
5、将频率档选择在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。保持振动幅度不变，改变振动频率，观察示波器波形及峰-峰值；保持振动频率不变，改变振动幅度（但不能碰撞光纤探头）观察示波器波形及峰-峰值
五、思考题：
试分析电容式、电涡流、光纤三种传感器测量振动时的应用及特点。
实验三十一 光纤传感器测速实验
一、实验目的：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。
二、基本原理：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。
三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模块、转速/频率数显表、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块。
四、实验步骤：
1、光纤传感器按图5-4装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台中磁钢反射点对准。
2、按“光纤位移特性实验”的连线图，将光纤传感器实验模块输出Vo1与数显电压表Vi端相接，接上实验模块上±15V电源，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），合上主控箱电源开关，调节Rw2使数显表显示接近零（≥0），此时Rw1处于中间位置。再用手转动圆盘，使光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复、步骤，直至两者的电压差值最大，再将Vo1与转速/频率数显表fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。
3、将转速调节2-24V，接入转动电源24V插孔上，使电机转动，逐渐加大转速源电压。使电机转速盘加快转动，固定某一转速，观察并记下数显表上的读数n1。
4、固定转速电压不变，将选择开关拨到频率测量档，测量频率，记下频率读数，根据转盘上的测速点数折算成转速值n2（转速和频率的折算关系为：转速=频率*60/12）。
5、将实验步骤4与实验步骤3比较，以转速n1作为真值计算两种方法的测速误差（相对误差），相对误差r=((n1-n2)/n1)×100%。
五、思考题：
测量转速时转盘上反射（或吸收点）的多少与测速精度有否影响，你可以用实验来验证比较转盘上是一个黑点的情况。
实验三十二 光电转速传感器的转速测量实验
一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。
二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。
三、需用器件与单元：光电转速传感器、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。
四、实验步骤：
1、光电转速传感器安装如图5-4所示，
2、在传感器支架上装上光电转速传感器，调节高度，使传感器端面离平台表面2-3mm，将传感器引线分别插入相应的插孔，其中红色接入直流电源+5V，黑色为接地端，蓝色输入主控箱fi，转速/频率表置“转速”档。
3、将转速调节2-24V接到转动源24V插孔上。
4、将光电传感器的蓝色实验端子与数显电压表Vi端相接，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。用手转动圆盘，使探头避开反射面（磁钢处为反射面），合上主控箱电源开关，读出此时的电压值。再用手转动圆盘，使光电传感器对准磁钢反射面，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复、步骤，直至两者的电压差值最大，再将Vo1与转速/频率数显表fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。合上主控箱电源开关，使电机转动并从转速/频率表上观察电机转速。如显示转速不稳定，可调节传感器的安装高度，或者观察一下光电传感器的发射反射面是否和光电传感器探头平齐。
五、思考题：
已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。
实验三十三 Cu50温度传感器的温度特性实验
一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。
二、基本原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50ºC~+150ºC的温度。铜电阻有下列优点：
2在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系
Rt = R0(1+at)
4电阻温度系数高，a = 4.25~4.28×10-3/ ºC
5容易提纯，价格便宜
三、需用器件与单元：K型热电偶、Cu50热电阻、 YL系列温度测量控制仪、直流电源±15V、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表。
四、实验步骤：
1、差动电路调零
将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调零。具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使V01的输出电压为零，再调节Rw3，使V02的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。
2、温控仪表的使用
注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。
3、热电偶的安装
选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入“YL系列温度测量控制仪”的上方两个传感器放置孔中的一个。将K型热电偶自由端引线插入“YL系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。
4、热电阻的安装及室温调零
将Cu50热电阻传感器探头插入加热源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模块的a端，其它两端相连插入b端，见图11-1，a端接电源+2V，b端与差动运算放大器的一端相接，桥路的RW1另一端和差动运算放大器的另一端相接（R2=50欧姆）。模块的输出V02与主控台数显表相连，连接好电源及地线，合上主控台电源，调节Rw1，使数显表显示为零（此时温度测量控制仪电源关闭）。
5、测量记录
合上内控选择开关（“加热方式”和“冷却方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40ºC，当温度控制在40ºC时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40ºC+n·Δt，建议Δt=5ºC，n=1……7，到75ºC每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1ºC范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入表11-1。
表11-1：
| T（ºC） | ||||||||
| V（mv） |
实验三十四 Pt100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0-630.74ºC以内，电阻Rt与温度t的关系为：
Rt = R0(1+At+Bt2)
R0系温度为0ºC时的铂热电阻的电阻值。本实验R0=100ºC，A=3.90802×10-3 ºC-1
B=-5.080195×10-7 ºC-2,铂电阻现是三线连接，其中一端接两根引线主要是为了消除引线电阻对测量的影响。
三、需用器件与单元： K型热电偶、Pt100热电阻、温度测量控制仪、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表、直流稳压电源±15V和2V。
四、实验步骤：
1、同“参照Cu50温度传感器实验”的、、、步操作。
2、将Pt100铂电阻三根引线引入“Rt”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出Pt100三根引线中短接的两根线（蓝色和黑色）接b端，红色接a端。这样Rt（Pt100）与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。Rw1中心活动点与R6相接，见图11-5。
3、测量记录
合上内控选择开关（“加热方式”和“冷却方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40ºC，当温度控制在40ºC时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40ºC+n·Δt，建议Δt=5ºC，n=1……7，到75ºC每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1ºC范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入表11-2。
表11-2
| T（ºC） | ||||||||
| V（mv） |
五、思考题：
如何根据测温范围和精度要求选用何种热电阻？
实验三十五 热电偶测温性能实验
一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、基本原理：当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的0ºC、25ºC。
三、需用器件与单元：热电偶K型、E型、温度测量控制仪、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源±15V。
四、实验步骤：
1、在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将K，E热电偶插到温度测量控制仪的插孔中，K型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。
2、从主控箱上将±15V电压，地接到温度模块上，并将R5，R6两端短接同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显表显示为零。设定温度测量控制仪上的温度仪表控制温度T=40℃。
3、去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电偶的蓝色接线端子接地。观察温控仪表的温度值，当温度控制在40℃时，调节Rw2，对照分度表将Vo2输出调至和分度表10倍数值相当（分度表见后）。
4、调节温度仪表的温度值T=50℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，若电压值超过分度表的10倍数值时，调节放大倍数Rw2，使Vo2输出与分度表10倍数值相当。
5、重新将温度设定值设为T=40℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，此时Vo2输出值是否与10倍分度表值相当，再次调节放大倍数Rw2，使其与分度表10倍数值接近。
6、重复步骤4，5以确定放大倍数为10倍关系。记录当T=50℃时数显表的电压值。重新设定温度值为40℃+n△t,建议△t=5℃,n=1……7，每隔1n读出数显表输出电压值与温度值，并记入表11-3中。
表11-3 E型热电偶电势（经放大）与温度数据(考虑到热电偶的精度及处理电路的本身误差，分度表的对应值可能有一定的偏差)
| T+n·Δt | ||||||||
| V（mv） |
1、同样实验方法，完成K型热电偶电势（经放大）与温度数据
1、通过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识？
2、能否用Pt100设计一个直接显示摄氏温度-50ºC-50ºC的数字式温度计，并利用本实验台进行实验。
E型热电偶分度表
E 参考端温度：0℃ 整10度μν值
| ℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 0 | 0 | 591 | 1192 | 1801 | 2419 | 3047 | 3683 | 4329 | 4983 | 56 |
| 100 | 6317 | 6996 | 7683 | 8377 | 9078 | 9787 | 10501 | 11222 | 11949 | 12681 |
| 200 | 13419 | 14161 | 14909 | 15661 | 117 | 17178 | 17942 | 18710 | 19481 | 20256 |
| 300 | 21033 | 21814 | 22597 | 23383 | 24171 | 24961 | 25754 | 26549 | 27345 | 28143 |
| 400 | 243 | 29744 | 30546 | 31350 | 32155 | 32960 | 33767 | 34574 | 35382 | 36190 |
| 500 | 36999 | 37808 | 39426 | 40236 | 41045 | 41853 | 42662 | 43470 | 44278 | 45085 |
| 600 | 45085 | 451 | 46697 | 47502 | 48306 | 49109 | 49911 | 50713 | 51513 | 52312 |
| 700 | 53110 | 53907 | 54703 | 55498 | 56291 | 57083 | 57873 | 58663 | 59451 | 60237 |
| 800 | 61022 | 61806 | 62588 | 63368 | 147 | 924 | 65700 | 673 | 67245 | 68015 |
| 900 | 68783 | 69549 | 70313 | 71075 | 71835 | 72593 | 73350 | 74104 | 74857 | 75608 |
| 1000 | 76358 |
一、实验目的：了解最基本的气体流量测定方法。
二、基本原理：本实验采用的转子流量计的主要测量元件为一根小端向下、大端向上垂起安装的透明锥形管和一个在锥形管中能自由移动的转子。当具有一定流动速度（动能）的流束由小端向大端通过锥形时，转子由于流束向上的动能作用而浮起。这时，由锥形管内壁和转子最大外径处构成的环隙面积也相应增加，从而使流束的流速（动能）亦随之下降，直到流束由于流动产生的向上作用力和转子在流束中的重量产生的向下作用力相等时，转子就稳定在一定的位置高度上，所以，转子的位置高度和流束的流动速度（即流量）间具有一定关系，因此，转子的位置高度可作为流量量度。转子直径最大处的锐边是读数边。
三、需用器件与单元：气动源与流量计
四、实验步骤：
1、观察转子流量计基本结构。
2、将流量计下端调节阀顺时针调节到最右边关闭调节阀，启动压力源开关让气泵工作。
3、缓慢开启流量计下端调节阀，让转子停留在玻璃管中间位置，读取示值。
4、示值修正：流量计测量时的流体和状态，往往与流量计分度时的流体和状态不同，因此，测量时读取的流量计示值，并不是被测流体的真实值，必须对示值按实际的流体和状态进行修正，具体修正有：（1）测量液体时的修正；（2）测量气体时的修正；（3）粘度修正。本实验被测气体为干燥气体，若流量计上读取示值为QN=
50Nm3/h，浮子材料为1Cr18NiTi在流量计入口处测得温度为10ºC，绝对压力Ps=0.5Mpa(5kgf/cm2) , 此时流经流量计的流量计算如下：从有关手册查得干空气在标准状态时，密度Pn=PSN=1.2046kg/m3压缩系数Zn=0.999，在10ºC时的压缩系数ZS=0.992,根据被测气体为干燥气体时的示值修正公式：
式中PN为标定介质在标准状态下绝对压力1.013×105Pa(760mmHg), 则得
QS=22.34m3/h。可见示值与实际值相差较大。举此例之目的在于让参与实验的学生对流量测量有一个初步认识。
5、示值修正，根据读取示值和查取有关手册进行示值修正。
实验三十七 气敏（酒精）传感器实验
一、实验目的：了解气敏传感器的工作原理及特性。
二、基本原理：气敏传感器是由微型AL2O3陶瓷管SnO2敏感层，测量电极和加热器构成。在正常情况下，SnO2敏感层在一定的加热温度下具有一定的表面电阻值（10µΩ左右）当遇有一定含量的酒精成分气体时，其表面电阻可迅速下降，通过检测回路可将这一变化的电阻值转化成电信号输出。
三、需用器件与单元：气敏传感器、酒精棉球（自备）、气敏传感器模块、直流稳压电源+15V输出档。
四、实验步骤：
1、将+15V电源接入“气敏传感器模块”。
2、打开电源开关，给气敏传感器预热数分钟，若时间较短可能产生较大的测试误差。
3、将模块上Vo连接到主控箱的数显表，自备酒精棉球（作为气敏浓度检测用），观察电压表的变化，随着容器空间酒精浓度的升高，数字电压表读数将越来越大，同时模块上发光管点亮的数目成上升趋势，越来越多。
4、在已知所测酒精浓度的情况下，调整Rw可进行实验模块的输出标定。
实验三十八 湿敏传感器实验
一、实验目的：了解湿度传感器的工作原理及特性。
二、基本原理：本实验采用的是高分子薄膜湿敏电阻。感测机理是：在绝缘基板上溅射了一层高分子电解质湿敏膜，其阻值的对数与相对湿度成近似的线性关系，通过电路予以修正后，可得出与相对温度成线性关系的电信号。
三、需用器件与单元：直流电源+15V、湿敏传感器实验模块、数字电压表。
四、实验步骤：
注：本实验的湿度传感器已由内部放大器进行放大、校正、输出的电压信号与相对湿度成近似线性关系，标定在：
1、将主控箱+15V接入传感器输入端，输出端与数字电压表相接。
2、对湿敏传感器上方窗口处吹气，因口气中湿度比较大，则湿敏传感器会有感应。
3、将传感器置于容器上方，观察数字电压表及模块上的发光二极管发光数目的变化。
4、待数字稍稳定后，记录下读数，观察湿度大小和电压的关系。
实验三十九 温度仪表PID控制实验
常规仪表控制在当前检测和控制领域的应用非常广泛，即使在一些复杂控制系统中，仪表控制仍起着非常重要的作用。
需用器件与单元：K或E型热电偶、温度测量控制仪。
一、主要功能：
针对毕业设计、课程设计专门研制的温度控制系统。YL系列温度测量控制仪主要功能如下：
1、传感器可以选择K或E型热电偶（已提供）。
2、温度测量控制仪输出标准0~5V（对应0ºC到100ºC），作为外部控制系统中的传感器测量信号。
3、提供标准外部输入信号0~5V，作为线性加热控制信号（1A，220V），同时为了平衡加温和降温效果，提供了继电器冷却信号，作为外部控制系统的输出控制信号。
4、选择内控方式可以分析PID控制系统中P、I、D各参数的影响效果，为外控方式的开发提供了实验基础。
5、可以作为通用的温度控制对象研究常见PID控制算法、各种智能控制算法等，是一种十分理想的实验模型。
6、提供了标准的信号源，相关课程的应用模式为：单片机信号采集与控制、计算机控制、自动控制原理、过程控制等。
二、实验步骤：
下面就本公司的YL系列温度测量控制仪中仪表测控系统的实验步骤加以说明。
1、接通YL系列温度测量控制仪的电源，打开电源按钮，将“加热方式”、“冷却方式”拨至“内控”方式。
2、检查温度仪表的内部参数设置（实验指南附录中有出厂设置参考值）
3、选用E型热电偶，插在控制仪上方的测温孔中，另外两端的传感器输出线分别对应接至控制仪面板的传感器（+）和（－）端，此时即可读出当前加热块的温度值。
4、设定温度值、P参数、I参数、D参数，观察控制效果（具体设定方法参考随机的温度智能控制仪表的说明书），同时注意在报警状下，冷却装置(风扇)是否运行。
5、观察温度控制的效果如何？根据控制规律可设置不同的P、I、D参数，以达到最佳的控制效果。
下图为设定温度50ºC，当前温度47ºC的示意图：
实验四十 外部温度控制实验系统*
本实验装置不但能完成各类温度传感器实验，而且主要针对课程设计、毕业设计的特点，具有很好的外扩功能，提供了非常理想的实验模型，能够满足学生或科研工作者在多个领域的学习和研究工作。
由于本温度控制实验装置提供的传感器信号为标准（0~5V对应0ºC到100ºC）信号，输入信号也为标准信号（0~5V对应0-100%功率加热），冷却部分为继电器信号类型，故外部控制方式可选多种：计算机控制、单片机控制、PLC控制等多种。可由学生或老师自己组织实验。
实验四十一 多功能数据采集控制器的使用介绍
多功能数据采集系统的引入为高年级学生、研究生或工程技术人员提供了理想的数据输入/输出测量与控制模块。
一、软件使用测试步骤：
1、首先安装YL3.0setup.EXE程序。可根据提示进行安装，也可自己更改安装目录（最好和YLTECHsetup.EXE的安装目录不同）。
2、安装完成后，进入程序。首先弹出用户登陆界面，输入用户名user，密码111，即进入系统管理员界面。在用户管理下面添加用户及完成用户密码的设定。
RS485总线连接示意图（串口为RS232通讯方式，数据采集卡为RS485通讯方式，所以连接通讯是要加RS232/485转换器。）：
3、初始化测试。在实验前用软件完成一次通讯测试，点击初始化测试菜单，则弹出如下界面：
首先选择串口并打开，然后通讯协议一项勾去“从机地址”选项，在发送命令部分添加指令“B00”，然后点击“发送”按钮，看能否收到反馈数据，若反馈数据中含有“B01FF”字符，说明通讯正常。
4、重新登陆系统，根据刚刚设定的用户名和密码进行登陆，选择菜单“网络地址”中“修改地址”一项则弹出如下界面，选择“YL5010—485多功能数据采集卡”，点击“读地址”按钮，则可以弹出当前设备的网络地址号。同时点击“修改”按钮可以对地址进行修改，修改完成后关闭窗口。
5、点击“网络地址”菜单下的“设备选择”子菜单，选择最新修改后的地址，然后在程序主界面下点击“启动测试”按钮，进行数据传输测试。
6、同样的步骤可对网络内的设备进行地址修改（地址修改期间只能对单个设备操作，网络内其他设备需关掉电源），可按网络地址进行数据的读取，观察上位机是否有数据反馈。
7、点击“停止测试”按钮，则结束测试工作，可进行其他网络实验。
8、通过软件对和主控箱上8路AI、4路AO、8路DI、4路DO数据输入输出进行测试，验证软硬件通讯是否正常。
下图为通讯时的示意图：
二、主要应用范围：
1、检测与转换技术的课程实验、计算机控制课程的数据采集与输出控制实验系统，过程控制系统的对象辨识，智能控制的算法研究等
2、为学生或科研工作者提供了理想的网络数据采集模块，以便在多个领域应用。
实验四十二 计算机温度PID控制实验
通过前面实验中软件的学习与应用，我们以温度控制为例，完成计算机温度PID控制实验，通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制、计算机控制等专业知识的理解。
以下为计算机温度PID控制实验的实验步骤：
1、连接YL系列温度测量控制仪的电源，打开电源开关，将“加热方式”、 “冷却方式”均拨至“外控方式”，加热手动调节逆时针旋转至最左端且关断。此时可选用K型热电偶，插在控制仪上方的测温孔中，另外两端的传感器输出线分别对应接至控制仪面板的传感器（+）和（—）端，同时将面板中标准信号输出Vo用实验线接至主控箱面板的多功能数据采集控制器的A/D输入端（8个通道可任选），例如接第0通道。
2、此时在软件界面中实验名称选择中选中“温度控制系统”，选择调节规律为“PID控制”，设置“设定值”、“采样周期”（温度系统参考为1S）、“比例系数”、“积分时间”、“微分时间”的参数值，在下面“温度控制”一栏中选择传感器标准信号的输入通道。
3、用实验线连接主控箱的D/A第0通道（4个通道可任选）至YL系列温度控制仪的加热控制输入端。
4、用实验线连接主控箱的DO第0通道（4个通道可任选）至YL系列温度控制仪的冷却控制输入端。
具体连线如下：
YL系列温度测量控制仪端连线与多功能数据采集控制器端对应：
多功能数据采集控制器端与YL系列温度测量控制仪端的连线对应。
5、在“温度控制”栏中正确选择通道号，检查连线正确后，点击栏内“确定”按钮，则根据参数执行计算机PID控制程序。
下图为温度设定值为40ºC时设置界面：
6、观察温度控制的效果如何。根据控制规律可设置不同的P、I、D参数，以达到最佳的控制效果，并且每次的实验数据被保存，同时可以观察曲线和打印曲线。
具体的曲线数据可通过菜单“数据操作”“查询结果”查看数据结果。
实验四十三 数据采集卡动态链接库调用实验*
大家在软件开发时经常会遇到这样的情况，在不同的开发环境中为实现一些功能相同的过程，由于开发所使用的设计语言不同，因而不得不编写许多类似的代码，甚至有时要在同一个开发环境不同项目中重写代码，这就造成了很大的资源浪费。动态链接库能较好的解决这个问题，重复利用代码将大大提高了开发效率。
动态链接库将共享程序或功能部件做成库中的函数，形成DLL文件，其它应用程序通过使用DLL调用这些函数。
本套实验装置中的多功能数据采集控制器软件具有良好的外部接口，通过调用动态链接函数能完成多种相关领域的实验，拓展性强，有助于课程设计、毕业设计等工作的开展，对科研项目也有一定的借鉴意义。下面就各动态链接函数及参数加以说明。
YL_Read_AI(addr,tunnel:PChar)：
模拟量输入（设备地址（1-255）；通道号（0-7）；反馈数据类型）；
YL_Read_DI(addr:PChar)：
开关量输入（设备地址（1-255）；通道号（0-7）；反馈数据类型）；
YL_Write_AO(addr,tunnel,volRange:PChar;voltage:Double)：
模拟量输出（设备地址（1-255）；通道号（0-3）；电压范围选择：“0”表示0-5V输出，“1”表示0-10V输出；输出电压数值；数据类型）；
YL_Write_DO(addr,tunnel,action:PChar)：
开关量输出（设备地址（1-255）；通道号（0-3）；继电器动作：“0”表示关闭，“1”表示打开）；
YL_Read_NewAddress(cmd:PChar)：
读地址（返回数据类型）：读地址期间，需关闭其他网络设备；
YL_Modify_Address(oldaddr,newaddr:PChar)：
修改地址（旧地址；新地址；数据类型）；
公司软件有配套动态链接库调用示例及程序源代码可供参考。
实验四十四 转速PID控制系统
一、实验目的：利用多功能数据采集控制器完成转速PID控制功能。
二、需用器件与单元：转动源模块、多功能数据采集控制器、磁电传感器、232/485转换器、实验线。
三、实验步骤：
1、将转动源上F/V输出用实验线连至主控箱的A/D输入的第0通道（8个通道可任选），主控箱+2~+24可调电压接至转动源电压输入端，主控箱D/A输出的第0通道（4个通道可任选）接至转动源0~5V输入端。
2、将磁电传感器固定在升降架的合适位置，距离转动源小磁钢0.5mm左右，磁电传感器接至转动源模块的传感器输入端，且控制选择的“手动”和“自动”拨至“自动”状态。
具体连线如下：
多功能数据采集控制端连线与转动源端对应：
转动源端连线与多功能数据采集控制端连线对应：
3、打开主控箱电源，运行多功能数据采集控制器软件，此时在软件界面中实验名称选择中选中“转速控制系统”，选择调节规律为“PID控制”，设置“设定值”(为了保证电机可靠启动，建议初始控制设定值为1000转/分以上)、“采样周期”（参考为0.1S）、“比例系数”、“积分时间”、“微分时间”的参数值。
4、在“转速控制”栏中正确选择通道号，检查连线正确后，点击栏内“确定”按钮，则根据参数执行计算机PID控制程序。
下图为转速控制系统的程序界面：
观察转速控制的效果如何。根据控制规律可设置不同的P、I、D参数，以达到最佳的控制效果，并且每次的实验数据被保存，同时可以观察曲线和打印曲线。
具体的曲线数据可通过菜单“数据操作”“查询结果”查看数据结果。
附录一 温控仪表操作说明
一、概述
本仪表由单片机控制，具有热电阻、热电偶等多种信号自由输入，五种输出方式只须插上相应模块即可，正反控制任意设置；提供了四种报警方式；手动自动切换，主控有两位式、PID两种控制方式，在各种不同的系统上，经仪表自整定的参数大多数能得到满意的控制效果，具有无超调，抗扰动性强等特点。
二 、主要技术指标
1、基本误差： ±0.5%F.S±1个字
2、冷端补偿误差：≤±2.0℃
3、采样周期： 0.5秒
4、控制周期： 继电器输出时的控制周期为2～120秒可调，其它为2秒。
5、继电器触点输出： AC220V/5A（阻性负载）或AC220V/0.3A(感性负载)
6、驱动固态继电器信号输出：驱动电流≥15mA，电压≥9V
7、驱动可控硅脉冲输出：幅度≥3V，宽度≥40us的移相或过零触发脉冲
8、连续PID调节模拟量输出： 0～10mA(负载500±200Ω), 4～20mA(负载250±100Ω),
或 0～5V(负载≥100kΩ), 1～5V(负载≥100kΩ)
9、电源：AC85V～242V（开关电源）, 50/60Hz，或其它特殊定货
10、工作环境： 温度0～50.0℃,相对湿度不大于85%的无腐蚀性气体及无强电磁干扰的场所
三、 型号意义
XMT □ 7 □ 8 □
⑴ ⑵ (3) (4) (5)
⑴ 外型及开孔尺寸（mm）：空格：160×80×80 152×76； A：96×96×80 92×92；
D：72×72×100 68×68； E：48×96×80 44×92； F：96×48×80 92×44；
S：80×160×80 76×156； G：48×48×110 44×44
⑵ 系列号
⑶ 附加报警：‘0’：无报警； ‘1’：上限报警； ‘2’：下限报警； ‘5’：声音报警；
‘3’：二组报警（上限报警、下限报警、正偏差报警、负偏差报警任意设置）。
⑷ 输入信号类型：‘8’：输入信号自由互换
⑸ 主控制方式： ‘空格’：继电器常开常闭触点输出； ‘A’：单相过零触发调节；
‘A3’：三相过零触发调节； ‘B’：单相移相触发调节； ‘B3’：三相移相触发调节；
‘C’：0～10mA或4～20mA连续电流输出； ‘G’：固态继电器调节输出；
四、面板说明
1、PV---------测量值显示窗（红）
2、SV---------给定值显示窗（绿）
3、A-M ---------手动指示灯（绿）
4、ALM1----------AL1动作时点亮对应的灯（红）
5、ALM2----------AL2动作时点亮对应的灯（红）
6、OUT---------调节输出指示灯（绿）
7、SET---------功能键
8、 -----------数据移位（兼手动/自动切换）
9、 ------------数据减少键
10、-----------数据增加键
仪表上电后，上显示窗口显示测量值（PV），下显示窗口显示给定值（SV）。在基本状态下，SV窗口能用交替显示的字符来表示系统某些状态，如下：
1、输入的测量信号超出量程（因传感器规格设置错误、输入断线或短路均可能引起）时，则闪动显示：“orAL”。此时仪表将自动停止控制，并将输出固定在参数outL定义的值上。
2、有报警发生时，可分别显示“ALM1”、“ALM2”、“Hy-1”或“Hy-2”，分别表示发生了上限报警、下限报警、正偏差报警和负偏差报警。报警闪动的功能是可以关闭的（参看AL-P参数的设置），将报警作为控制时，可关闭报警字符闪动功能以避免过多的闪动。
仪表面板上的4个LED指示灯，其含义分别如下：
OUT输出指示灯：输出指示灯线性电流输出时通过亮/暗变化反映输出电流的大小，时间比例方式输出（继电器、固态继电器及可控硅过零触发输出）时，通过闪动的时间比例反映输出大小。
ALM1指示灯：当AL1事件动作时点亮对应的灯。
ALM2指示灯：当AL2事件动作时点亮对应的灯。
A-M灯：手动指示灯。
五、功能及设置
（一）内部菜单
（二）基本使用操作
1、显示切换：按SET键可以切换不同的显示状态。修改数据：如果参数锁没有锁上，仪表下显示窗显示的数值均可通过按 （A/M）、▲或▼键来修改。例如：需要设置给定值时，可将仪表切换到正常显示状态，按▲键一次，SV窗口个位小数点闪烁，即可通过按 （A/M）、▲或▼键来修改给定值。仪表同时具备数据快速增减法和小数点移位法。按▼键减小数据，按▲键增加数据，可修改数值位的小数点同时闪动（如同光标）。按住按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点右移自动加快（3级速度）。而按 （A/M）键则可直接移动修改数据的位置（光标），操作快捷。
2、手动/自动切换：按 （A/M）键，可以使仪表在自动及手动两种状态下进行无扰动切换。手动时下排显示器第一字显示“M”，仪表处于手动状态下，直接按▲或▼键可增加及减少手动输出值，自动时按SET键可直接查看自动输出值（下排显示器第一字显示“A”）。通过对‘A-M’参数设置（详见后文），也可使仪表不允许由面板按键操作来切换至手动状态，以防止误入手动状态。
3、设置参数：按SET键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值ALM1、参数锁LOCK等等。对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数（现场参数）。用▼、▲、 （A/M）等键可修改参数值。按 （A/M）键并保持不放，可返回显示上一参数。先按 （A/M）键不放接着再按SET键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。如果参数被锁上，则只能显示被EP参数定义的现场参数（可由用户定义的，工作现场经常需要使用的参数及程序），而无法看到其他的参数。不过，至少能看到LOCK参数显示出来。
（三）自整定（AT）操作
仪表初次使用时，可启动自整定功能来协助确定P、I、D等控制参数。初次启动自整定时，可将仪表切换到正常显示状态下，按 （A/M）键，并保持约2秒钟，此时下排显示器交替显示“At”字样。自整定时，仪表执行位式调节，约2-3次振荡后自动计算出P、I、D等控制参数。如果在自整定过程中要提前放弃自整定，可再按 （A/M）键并保持2秒钟，使“At”字样消失即可。视不同系统，自整定需要的时间可从数秒至数小时不等。仪表再自整定成功结束后，会将参数At设置为3（出厂时为1）或4，这样今后无法从面板再按 （A/M）键启动自整定。已启动过一次自整定功能的仪表如果今后还要启动自整定时，可以用将参数“At”设置为2的方法进行启动。
系统在不同给定值下整定的出的参数值不完全相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在最常用值或是中间值上，如果系统是保温性能好的电炉，给定值应设置在系统使用的最大值上，再执行启动自整定的操作功能。参数t（控制周期）及Hy（回差）的位置，对自整定过程也有影响，一般来说，这两个参数的设定值越小，理论上自整定参数准确度越高。但Hy值如果过小，则仪表可能因输入波动而在给定值附近引起位式调节的误动作，这样反而可能整定出彻底错误的参数。推荐t=0-2，Hy=0.3。
手动自整定：由于自整定执行时采用位式调节，其输出将定位在由参数outL及outH定义的位置。在一些输出不允许大幅度变化的场合，如某些执行器采用调节阀的场合，常规的自整定并不适宜。对此仪表具有手动自整定模式。方法是先用手动方式进行调节，等手动调节基本稳定后，再在手动状态下启动自整定，这样仪表的输出值将在当前手动值+10%及-10%的范围而不是outL及outH定义的范围，从而避免了生产现场不允许的阀门大幅度变化现象。此外，当被控物理量响应快速时，手动自整定方式能获得更准确的自整定结果。
（四）参数功能说明
| 参数代号 | 参数含义 | 设置范围 | 出厂值 |
| ALM1 | 上限报警 | -1999 − +9999 | 100 |
| Hy -1 | 正偏差报警 | 0 −999.9或0−9999 | 0 |
| Sn | 输入规格 | 0 | |
| P−SL | 输入下限显示 | -1999 − +9999 | 0 |
| P−SH | 输入上限显示 | -1999 − +9999 | 100 |
| outL | 输出下限 | 0−110% | 0 |
| outH | 输出上限 | 0−110% | 100 |
| AL−P | 报警输出定义 | 0−30 | 4 |
| Cool | 系统功能选择 | 0−15 | 6 |
XMT*-708系列仪表采用了先进的生产工艺，出厂前进行了严格的测试，大大提高了仪表的可靠性。常见的故障一般是操作或参数设置不当引起的。若发现无法处理的故障，请记录故障现象并及时通知当地代理商或者与我们联系。表6-1是XMT*708系列仪表在日常应用中的几个常见故障：
表6-1 常见故障处理
| 故 障 现 象 | 原因分析 | 处理措施 |
| 仪表通电不正常 | 1、电源线接触不良 2、电源开关未闭合 | 检查电源 |
| 信号显示与实际不符 （显示‘HH’或‘LL’） | 1、传感器型号不匹配 2、信号接线错误 | 1、检查传感器类型与仪表内部输入类型参数是否对应 2、检查信号线 |
| 控制输出不正常 | 1、输出线接错 | 1、检查输出接线 |
不另行通知。
仪表参数提示符字母与英文字母对照表
| A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M |
| N | O | P | Q | R | S | T | U | Y | ||||
一、系统概述
1、配套实验仪器
与本软件配套使用的实验仪是杭州英联科技有限公司生产的YL系列测控系统实验仪。该类实验仪、实验台或模块部分设有应变式、电容式、电涡流式、差动螺管电感式、霍尔式、压电式、磁电式、热电偶、热电阻、光纤、光电等各类传感器，并提供电桥、差动放大器、相敏检波器、移相器、电荷放大器、光电转换器等测量电路，能做几十种传感器及相关实验。实验仪内置嵌入式小系统，具有实时采样和数据通信功能。其微处理器为C51单片机，A/D芯片为AD574，模拟量输入信号最大值为10V。
2、微机
硬件要求机器的CPU速度在奔腾500以上，128M以上内存，显示器分辨率最好是1024×768。软件操作系统为WINDOWS 2000、 WINDOWS XP。
3、主要功能
1）软件为用户提供了灵活多样的可选操作界面。实验内容可以根据需要由用户进行选择。实验方式有5种可设置，分别是单向单步、双向单步、定时单步、低频扫描。采样速率8档可选。采样点数可以根据实验需要从1—100点之间选择。单位格X值根据用户需要可以由0.1到10变化。X量纲可根据所做的实验由用户设定。
2）可以根据需要调整Y轴上限电压。
3）用户需根据实际情况设置端口号，设置完成后，软件会自动测试，如果端口号和端口波特率正确的话，程序启动后会自动识别。另外，在实时采样时，软件还有通讯监控功能，当计算机和实验仪器通讯失败，程序会自动报警，提醒用户检测通讯口。
4）数据文件存取功能。在文件菜单中实现数据文件的打开、保存操作。文件可以自定义保存。数据文件的格式是特定的，当文件被打开后，程序会自动识别文件中的数据的采样点数、实验设置、实验名称、单位X值、X量纲等，并自动化处实验曲线。
5）实验数据管理功能。对于用户而言，登录后每做一次实验，先输入实验人员学号、姓名，设置必要的参数，将操作完成的数据保存，然后打印输出实验报告，并且能在实验数据库中生成一条实验记录。还可以将数据以曲线的形式打印输出，使实验人员更加直观地理解实验内容。
4、通讯
1）实验仪内置单片机，串行口通讯方式为RS232 (USB或RS485)，波特率为9600，1位停止位，无奇偶校验。
2）单片机采样共有8档速率，由上位机控制，采样芯片为AD574，12分辨率。为保证数据传输的正确性，软件采用BBC校验。
5、操作系统平台和开发语言
本应用软件使用的操作平台是Microsoft公司的Windiws2000、WindiwsXP视窗操作系统。用VC++语言开发编程。在软件中调用了windows提供的一些系统功能，与此相关的ActiveX部件和动态链接库（.ocx文件及.dll文件）在安装时会自动设置。
二、应用软件安装
1、提示
本软件包括一张光盘。
2、安装方法
1）先在硬盘建立新文件夹作为工作目录，名称由自己定义，（如英联数据采集）当然也可以在安装过程中边安装边建立。
2）在光驱中插入安装光盘，进入光盘目录，安装dotnetfx35程序（如果dotnetfx35未安装则安装“英联数据采集安装程序“时会报错），如果提示需要连接网络不用管它，继续安装直到完成。
3）安装“英联数据采集安装程序”直到完成。
3、说明
安装完成后，当前工作目录中应包括下面一些类型文件：
1）应用程序YLDataCollection.exe
2）ACCESS实验数据库文件所在文件夹Data.mdb
3）软件图标YLLogo.ico。
4、运行
WINDOWS下，双击“英联数据采集软件“文件图标即可运行程序。
三、软件使用说明
1、软件说明
1）运行程序后，进入程序界面，有“实验“和“操作”两种菜单。首次运行，则需“实验“→ “新建实验“。
2） 在实验设置界面中设置，输入“学号，姓名”，选择“实验题目”，选择“动态还是静态实验”，设置实验模式，量程后完成设置。
2、实验操作步骤
1) 首先以进入程序主界面，选择选择串口号，然后选择菜单“实验”→ “新建实验”方可进行实验设置（此时计算机将自动把设置信息存入数据库文件中）。同时，还可以查看所有用户和每个用户的实验内容及实验数据。设置完毕之后，即可进行实验。设置界面如下图：
2）选择“开始”菜单即可进行实验数据采集。可根据实验依次选择和更改实验模式、量程选择、每格数值、定时间隔、被测量纲等设置，所有选择完毕即可。另外还要进行串行口端口号的选择。以上工作完毕即可进入实验模式，即单击开始。（例如：选择了单向单步，则要依次单击开始按钮，数据画线可按步显示。）若再实验过程中发现有些参数设置不太合适，则可按复位按钮，进行参数重新设置。完毕之后，可继续实验（双向单步指电压含有正负电压，低频扫面指测量低频的波形。
3）实验完毕，选择→“保存实验”即可将本次实验的参数和实验数据保存在任意文件中，可供查询和打印。
4）若要查看或打印数据、打印曲线，则选择菜单“打开实验”，打开需要查看实验。另外也可打印实验数据、打印实验曲线，供学生进行实验分析，及老师查看。
附录三 《多功能数据采集系统软件》使用说明
一、系统概述
1、配套实验模块
与本软件配套使用的是杭州英联科技有限公司生产的YL系列传感器与测控实验台的多功能数据采集控制器。该实验台的485总线多功能数据采集控制器主要由8路模拟量输入（A/D）， 4路模拟量输出（D/A）， 8路数字量输入（DI）， 4路数字量输出（DO），网络地址可由硬件连接或由软件设置。
2、微机
硬件要求机器的CPU速度在奔腾500以上，128M以上内存，显示器分辨率最好是1024×768。软件操作系统为WINDOWS2000、WINDOWS XP。
3、主要功能
4、通讯
1）实验仪内置单片机，串行口通讯方式为RS485，波特率为9600，1位停止位，采用BCC校验。
5、操作系统平台和开发语言
本应用软件使用的操作平台是Microsoft公司的Windiws2000、WindiwsXP视窗操作系统。用Delphi语言开发编程。在软件中调用了windows提供的一些系统功能，与此相关的ActiveX部件和动态链接库（.ocx文件及.dll文件）在安装时会自动设置。
二、应用软件安装
1、提示
本软件包括一张光盘。
2、安装方法
1）先在硬盘建立新文件夹作为工作目录，名称由自己定义，（如英联YL-3.0）当然也可以在安装过程中边安装边建立(最好和数据采集软件YLTECH不在同一安装目录下)。
2）在光驱中插入安装光盘，双击运行盘片上的YL3.0setup.EXE程序。
3）按屏幕提示操作，将直到安装完成。
3、说明
安装完成后，当前工作目录中应包括下面一些类型文件：
1）应用程序YL3.0.exe
2）ACCESS实验数据库文件所在文件夹Database
4、运行
WINDOWS下，进入“我的电脑”或资源管理器，双击YL3.0.exe文件图标即可运行程序。
三、软件使用说明
1软件说明
1）运行程序后，进入登录界面，有“系统管理员”（system）和“实验人员”两种登录方式。首次运行，则需由系统管理员分配实验人员用户名，分配完之后，由实验人员凭自己的用户名和密码登录。
2）窗口最上面是标题栏，显示英联软件的图标和V3.0版本号。
3）标题栏的下面是菜单栏，本软件共有6个子菜单，分别是数据操作、用户管理、显示、网络地址、初始化测试、帮助。
4）菜单栏下面是窗口的主要部分，其左边是数据测试栏，用以显示实时输入采样数据（8路AI、8路DI）。右边是实时数据输出栏（4路AO、4路DO），用来手动设定输出值。下面为各类控制实验选择和参数设定。
2、实验操作步骤
1）首先以系统管理员的身份登录（用户名：system 密码：yltech）进入程序主界面，选择菜单“实验”→ “用户管理”可进行添加用户和用户密码设置（此时计算机将自动把这些信息存入数据库文件中）或删除。同时，还可以查看所有用户和每个用户的实验内容及实验数据。设置完毕之后，退出程序。
2）以上述已添加的用户名和密码登录，进入主界面，操作可参考实验四十三。
3）实验选择控制完毕后，即自动将本次实验的参数和实验数据保存在数据库文件中，可供查询和打印。
4）若要查看或打印数据、打印曲线，则选择菜单“数据操作”→“查询结果”。可以时间为关键字进行查询，双击查询记录，则在表框下方可显示实验数据的详细信息。另外也可打印实验数据、打印实验曲线，供学生进行实验分析。
5）注：系统管理员可查看所有实验人员信息及实验数据，而实验人员则只能查看本人所做实验的数据信息。既便于管理又能保证各实验人员的数据真实性。
附录四 《YL4.1系统软件》使用说明
一、系统概述
1、配套实验模块
与本软件配套使用的是杭州英联科技有限公司生产的YL系列传感器与测控实验台的多功能数据采集控制器。该实验台的485总线多功能数据采集控制器主要由8路模拟量输入（A/D）， 4路模拟量输出（D/A）， 8路数字量输入（DI）， 4路数字量输出（DO），网络地址可由硬件连接或由软件设置。
2、微机
硬件要求机器的CPU速度在奔腾500以上，128M以上内存，显示器分辨率最好是1024×768。软件操作系统为WINDOWS2000、WINDOWS XP。
3、主要功能
4、通讯
1）实验仪内置单片机，串行口通讯方式为RS485，波特率为9600，1位停止位，采用BCC校验。
5、操作系统平台和开发语言
本应用软件使用的操作平台是Microsoft公司的Windiws2000、WindiwsXP视窗操作系统。用VC++语言开发编程。在软件中调用了windows提供的一些系统功能，与此相关的ActiveX部件和动态链接库在安装时会自动设置。
二、应用软件安装
1、提示
本软件包括一张光盘。
2、安装方法
本软件无需安装直接可以使用
3、说明
复制光盘里面的YL4.1压缩包，解压即可使用。其中包含以下文件
1、Com2Tcp.exe。
2、Devices.txt。
3、start.bat。
4、YLLab.exe。
5、YLSearch.exe。
6、ZWDevice01.exe。
如下图：
4、运行
首先打开服务器Com2Tcp.exe，选择串口号其余默认即可，然后打开YLLab.exe即可。
三、软件使用说明
1软件说明
1）运行程序后，模拟量输入对应实验台上的AD口电压值,开关量输入对因实验台DI口，模拟量输出对应实验台DA口，开关量输出对应实验台DO。
2）窗口右面为数字量输入图表和PID实验。
3）PID实验时可以设置PID参数及控制端口等，例如下图为 P=2 ,I=10，D=0.1，模拟输入，数字输出，开关量输出都为 0号端口，设置完参数后点击执行才有效。
附部分实验接线图
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