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《检测技术与系统设计》实验指导书

目 录

实验一 智能测温系统实验……………………………………1
实验二 转子流量计进水流量检测实验………………………6

实验一 智能测温系统实验
一．实验目的
1. 了解热电阻Pt100、K型热电偶的特性与应用。
2. 掌握工业智能调节仪的一般用法。
3. 研究PID控制各参数的作用。
二．实验内容
1． 测温系统一般构成。
2． 工业AI调节仪的使用。
3． 研究改变PID个环节参数对温度控制曲线的影响。
三．实验设备及仪器
1． Pt100热电阻传感器。
2． K型热电偶传感器。
3． 可控硅调压模块。
4． 智能调节仪。
5． 加热器模块。
6． 微型计算机。
7． 水银温度计。
8． MCGS软件。
四. 注意事项
1． 实验温度设定在100℃内为宜。
2． 控制台上RS232通讯口应接至计算机上COM1口，智能调节仪的addr应设置为1，baud应设置为9600。
五. 实验线路及原理
热电阻Pt100和热电偶都是常用的测温元件，分别是将温度变化转化为电阻值和热电势。由测温元件的输出信号，利用可控硅调压模块改变加热器的加热功率便可实现动态测量温度并对温度实施控制。系统的框图如图1-1

图1-1 智能温控系统结构图
合理设置控制回路参数可获得不同的控制过程，寻找最佳的控制方案及参数以实现快速及稳定测温与控温目的。
六. 实验方法与步骤
1、 打开控制面板总电源，打开智能调节仪电源开关。
2、 控制面板上温度Pt100信号1、2、3分别接至智能调节仪的7、8、9端，7和9端连接。把控制面板上温度信号输入＋、－分别接至智能调节仪的17、18端。
3、 智能调节仪参数设置：sn设置为21，opi设置为4，opl设置为0，oph设置为100。
4、 记录下当前的智能调节仪的显示值和水银温度计的显示值。
5、 改变智能调节仪的调节输出op为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100，分别在温度稳定时读取智能调节仪和水银温度计的显示值，填入下表。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
仪表读数

水银计读数

6、 关闭智能调节仪电源开关，关闭控制面板总电源开关，用K型热电偶替换Pt100。
7、 控制面板上温度信号K型输出端2、3、分别接至智能调解仪的8、9端。
8、 智能调节仪参数sn设置为0，opi设置为4，opl设置为0，oph设置为100。
9、 重复上面步骤5，记录实验数据。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
仪表读数

水银计读数

11、关闭智能调节仪电源开关，关闭控制面板总电源开关，用Pt100替换K型热电偶；智能调节仪参数设置：sn设置为21，opi设置为4，oph设置为100。
12、用通讯连线连接控制面板上RS232通讯口至计算机COM1口
13、打开控制面板总电源，打开智能调节仪电源。
14、打开实验软件，进入温度检测界面：

图1-2 温度检测界面
15、进入仪表参数设置界面：

图1-3 仪表参数设置界面
16、设置opl为4，addr设置为1，baud设置为9600
17、打开温度源加热电源和风扇电源，开始实验。
18、单击界面上手动控制按钮，使控制状态为手动控制，设置调节输出，使系统得到一个幅值合适的阶越信号，记录稳定状态的温度值及达到稳定温度所需时间
19、单击温度PID控制实验界面上仪表控制，设置不同的PID（M5、p、t、Ctl）参数，选择本实验最佳的PID参数。（设置范围见附录中相关参数的允许范围）

七. 实验报告内容与要求
1． 填写实验数据表格。
2． 预设温度50℃，其他参数不变，只改变M5参数，作温度响应曲线。
3． 预设温度50℃，其他参数不变，只改变p参数，作温度响应曲线。
4． 预设温度50℃，其他参数不变，只改变t参数，作温度响应曲线。
5． 预设温度50℃，其他参数不变，只改变Ctl参数，作温度响应曲线。
八. 思考
1．本实验中的四个可设参数的控制作用各是什么？
2．设定温度值为80℃，列出最优的控制参数组合。

实验二 转子流量计进水流量检测实验
一．实验目的
1. 了解转子流量计的基本构造。
2. 了解流量计的使用方法和应用场合。
二．实验内容
1. 转子流量计的构成与原理。
2. 压力式液位计的使用。
三．实验设备及仪器
1. 转子流量计。
2. 水泵。
3. 实验水箱。
4. 智能调节仪。
5. 液位变送器。
四. 注意事项
1. 实验水箱进水阀已调节进水流量到1.2L/min，调整不可大于1.4L/min，防止排水管道溢流。
五. 实验线路及原理
转子流量计放在上大下小的流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”（浮子本身的重量减去它所受的流体的浮力）相平衡时，浮子即静止。浮子静止的高度可以作为流量大小的度量。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压式流量计。
六. 实验方法与步骤
1. 水气源小车与控制台水路连接水管插紧，防止实验时漏水。水气源小车储水箱靠外接头接控制台排水口；靠内的接头接控制台进水接头，为水泵进水接头。
2. 用专用附件——M6死板手调整水箱托盘底部调整螺丝，使其抵住底板，确保实验水箱平行。
3. 水泵接转子流量计下端，流量计上端出口接实验水箱进水口。
4. 打开控制面板总电源，打开智能调节仪的电源开关。
5. 控制面板上液位信号＋、－分别接至智能调节仪的4、5端，把4、5分别接至1、2端。
6. 智能调节仪参数设置：sn设置为33，dip设置为2可dil设置为0，dih设置为50，
7. 校准智能调节仪液位显示值和水箱标尺液位。打开水泵，使实验箱进水，当液位为标尺零点时，改变仪表的dil参数，使仪表显示为0；当水箱水位为40时，调节仪表的dih，使仪表显示为40。
8. 实验水箱排空，手动控制水泵，使水箱液位分别为5、10、15、20、25、30、35、40（以标尺为准），记录仪表的液位读数，填入下表：
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
标尺
液位

变送器液位

流量计读数

偏差（%）

9. 由上表及开、闭进水阀的时间间隔算出平均流量，与转子流量计的读数比较。
七. 实验报告内容与要求
1. 实验数据填入表格。
2. 以水箱标尺为准，作出液位差计在测量范围内的误差曲线。。
八. 思考
1. 转子流量计的工作方式？
2. 液位差计的工作方式？
3. 转子流量计的应用场合有哪些？
4. 若以水箱标尺为准，估算水箱底面积。

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