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1、实验一 应变式传感器与检测系统实验一、 实验目的1熟悉金属箔式应变片的应变效应和测量电桥（全桥）的组成、工作原理和性能；利用应变片制作的称重实验台进行物品称重，并掌握称重实验台的定标和测量误差修正方法；2结合称重实验系统的构建，熟悉典型的自动检测系统的硬件结构和工作原理；掌握检测技术软件（数据采集和处理软件DRVI）的基本功能和使用方法。二、 实验原理本实验所用的DRCZ-A型称重台由应变式力传感器、底座、支架和托盘构成。其中，力传感器由测力环和4个应变片构成的全桥电路组成。当物料加到载物台后，4个应变片会发生变形，通过电桥放大后产生电压输出。图1称重实验台结构示意图电阻应变片是利用物体线性长
2、度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的，其电阻丝一般用康铜材料，它具有高稳定性及良好的温度补偿性能。测量电路普遍采用惠斯通电桥（如图1-2所示），利用的是欧姆定律，输出量是电压差。图2 电阻应变片惠斯通电桥测量电路为提高测量精度，称重实验台使用前可用标准砝码对其进行标定，得到物料重量与输出电压的关系曲线，实际使用时将测量电压按该曲线反求出实际重量就。关系曲线用y=kx+b拟合，方法有：理论拟合；端点连线平移拟合；端点连线拟合； 过零旋转拟合；最小二乘拟合等。本实验用两个砝码进行标定，通过计算直线的方法（端点连线拟合）进行标定。测量误差修正除前述的标定外，还可通过数据处理的方法来实现，如：平均
3、值处理等。三、 实验仪器设备和器材1 计算机 台 2 检测软件DRVI 1套 3 称重实验台（DRCZ-A） 1个4 砝码 1套5 USB数据采集器 1台四、 实验要求1. 预习要求：阅读、理解实验指导书的实验原理，并思考回答以下问题：a) 为什么称重实验台能用应变片来称重？采用全桥电路有什么优点？b) 为什么称重实验台使用前要用标准砝码进行标定？c) 如何分析称重实验台称重时所产生的误差？2. 实验内容：用DRDAQ-USB型数据采集仪和DRCZ-A型称重台称一色块的重量，并计算静态误差与该系统测量的非线性误差。3注意事项：a) DRYB-5-A型传感器的称重或测量不超过2Kg的力（平稳，不
4、含过强冲击）。b) 不要冲击传感器或在其上施加过大的力，以免因过载而损坏传感器。五、 实验步骤第一步 搭建“重量检测系统”硬件平台1. 关闭DRDAQ-USB型数据采集仪电源，将选用的传感器、信号预处理模板等连接到采集仪的数据采集通道上。(禁止带电从采集仪上插拔传感器，否则会损坏采集仪和传感器)2. 开启总电源、DRDAQ-USB型数据采集仪电源、直流电源以及将模块电源选择选择在第一模块上，如都显示绿灯，进行下一步实验。第二步 启动数据采集与处理软件，熟悉其运行环境、软件结构、界面内容和使用方法3. 运行“DRVI”主程序，点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡
5、检测（USB）”进行软件注册。4. 点击DRVI快捷工具条上的“脚本样例”图标，并在相应菜单中选择“转子实验台服务器”或“环形输送线实验台服务器”，而后在实验菜单上选择“动平衡配重测量实验”或“称重实验台实验”。5. 实验时，先用两点标定法对称重传感器进行标定：先后用2个砝码，分别选“标定1”、“标定2”，再按“标定结果”得到本传感器电压/重量关系曲线。图1-3 图3 应变式力传感器称重实验6. 记录得到的传感器“电压/重量”关系曲线y=kx+b，并称重4个不同重量的砝码。7. 重复实验4、5步骤三到五次，记录数据处理。（了解迟滞、重复）标准重量(g)测量重量(g)8 查看VBSCRIPT文件
6、，逐行理解；了解各软件模块，或称为“芯片”的功能。9 （选作）修改定标方法，进行测试。六、 实验思考题数据采集与处理软件在本实验中有什么作用？七、实验报告要求实验报告除填写“实验目的”外，在内容栏应主要包括如下几部分：1.“实验原理”简述；2.“实验系统硬件结构”描述；（要求图文并茂，包括电路图、整个系统结构图，并有对应的文字说明。）3.“检测软件功能”说明；4.“实验步骤和实验数据”记录；5.“实验数据处理分析”；（对实验数据统计、整理，将实验结果用图表和文字进行分析，并给出结论。）6.“其他”；可以提出该实验存在的问题、本人尚不明白的问题、建议和意见等。实验二 多传感器工程检测综合实验（）
7、一、 实验目的1. 通过本实验，让学生熟悉几种传感器的结构和工作原理；2. 让学生掌握自动生产线上多种传感器实际应用方法、检测系统的组成和工作过程。二、 实验原理利用环形输送线试验模型，模拟自动生产线上物料的输送、检测工作。图1是该实验台的结构图，由外壳、链板（测试物品的载板）、链条、链轮、直流电机、传感器支架、链条张紧装置、传动装置、6个测试样品（金属、塑料各三个，三种颜色）和传感器组成。其运行线速度为：45cm/s（12V）；1.62.2cm/s（5V）。图1 环形输送线试验模型结构图环形输送线试验台可以引入：光电对射传感器检测速度、红外传感物品计数、电涡流传感金属物体识别、超声波传感物体
8、测距、色差传感颜色识别、应变传感物体质量测量实验、霍尔传感工位定位实验等实验。三、实验仪器设备和器材1计算机 台； 2检测软件DRVI 1套； 3环形输送线试验台1个；4USB数据采集器 1台； 5. 多种传感器一套.四、实验要求1. 预习要求：实验前，要阅读、理解实验指导书的实验原理，熟悉实验内容。2. 实验内容：（1）物体检测：可选用红外反射式传感器（DRHF-12-A）检测物体。红外反射式传感器及反光板的安装在支架上，使传感器的下边沿平行于输送线的顶盖板。反光板固定在传感器发射面的前面，使反光面中心正对着传感器。开动环形输送线，当测试样品随链板运动经过传感器时，由于物体遮挡了红外线的反射
9、，传感器会输出一个跳变的信号。图2 红外反射式传感器物体检测（2） 金属物体检测：可选用电涡流接近开关进行测量，探测距离一般 20mm。在进行实验之前，传感器探头与被测物体之间的距离调整到510mm。链板拖动被测物体经过传感器探头前面，当金属材质（铝）的物体经过探头时，传感器会输出跳变的信号。图3电涡流接近开关金属物体检测（3）输送线运行速度测量：可选用红外对射式传感器测量速度。如图4所示，红外对射式传感器的发射和接收窗口被固定在传动链条的两侧，当链条在电动机的拖动下运动时，链条的滚子会有规律的遮挡传感器发出的红外线，在传感器的输出端上就会得到连续的脉冲。由于链条的滚子之间的距离（即节距）相等
10、，（节距：d=12.7mm）所以测得传感器输出的脉冲频率（F），就可以推算出链条的运动速度SS=d*F（mm/s）。图4 红外对射传感器运动速度测量原理示意图说明：红外对射式传感器安装在环形输送线的链板的下面，在输送线上部观察不到该传感器，使用时也不需要进行调整。由于链条的运行速度比较慢：1650mm/s；对应传感器测量信号频率大约是1.263.94Hz。因此，采样频率参数不能设置得过高，可根据采样长度(1024)内包含至少2个脉冲周期来确定采样频率。（4）色差传感器物体表面颜色识别实验：选用色差识别传感器使用的是红外反射式色差传感器，工作原理是依据不同颜色的物体表面对红外线的吸收率和反射率。
11、在相同的测试距离上，黑色的吸收率最高，白色的吸收率最低。因此，可以根据物体对红外线的反射率来判断物体的表面颜色。在标准测试距离上，随环形输送线提供的三种测试颜色样品。 注意：在传感器的使用过程中请注意探头和被测物体表面的清洁，根据光的吸收与反射定律，如果被测物体表面有污物，会影响光的反射，也就是影响测量精度。另外避免光源直射传感器端面或测试样品，否则也会影响测试结果。（5）工件位置测定：选用霍尔传感器检测到磁钢经过传感器时磁场的变化，输出脉冲信号。当这些安装有磁钢的链板经过传感器探头时，传感器就会“认出”这些磁钢。图5 霍尔传感器定位原理图五、实验步骤1系统安装：（1）关闭DRDAQ-USB型
12、数据采集仪电源，将选用的传感器分别安装在实验模型上，并连接到采集仪的数据采集通道上，与计算机相连接。（2）弄清系统结构和工作原理，画出实验平台的结构图。(禁止带电插拔传感器，否则会损坏采集仪和传感器)2系统调试运行：（1） 开启DRDAQ-USB型数据采集仪电源。（2） 运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。（3） 在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“环形输送线试验”，建立实验环境。3具体实验步骤： 、物体计数与铁磁物体计数 （1）在菜单中选择“物体（铁磁物体）计数实验”
13、 （2）在环形传送线实验台上，找出红外反射式传感器和电涡流接近开关传感器，并找出对应的采集通道。 （3）对比通道与实验平台的通道一致否，若一致，进行下一步实验。 （4）按一定的间距摆放5个色块，并使色块位置位于传送带的中间。 （5）按下实验平台中软“运行”、“复位”键。让传送线运行2圈，记录所测得色块总数和铁磁色块数。并与实际的数目比较。 、输送线运行速度测量 （1）在菜单中选择“输送线运行速度实验”（2）在环形输送线实验台上，找出红外对射传感器的采集通道。 （3）对比通道与实验平台上的通道一致否，若一致，进行下一步实验。 （4）在12V的运行线的输入电压情况下，按下实验平台中软“运行”，让输
14、送线运行2圈，记录3-5组运行速度的数据。 （5）将12V换为5V的输入电压，注意：在老师检查完以后才能运行输送线。按下实验平台中软“运行”，让输送线运行2圈，记录3-5组运行速度的数据。有条件的同学可以改变采样率，进行测量。 、工件定位（运行速度）测量 （1）在菜单中选择“工件定位实验”（2）在环形输送线实验台上，找出霍尔传感器和它的采集通道。 （3）对比通道与实验平台上的通道一致否，若一致，进行下一步实验。 （4）在12V的运行线的输入电压情况下，按下实验平台中软“运行”，让输送线运行2圈，记录3-5组运行速度的数据。 （5）将12V换为5V的输入电压，注意：在老师检查完以后才能运行输送线。按下实验平台中软“运行”，让输送线运行2圈，记录3-5组运行速度的数据。有条件的同学可以改变采样率，进行测量。 （6）比较霍尔传感器和红外对射传感器的测量结果。 、颜色识别实验（可选）。 （1）在菜单中选择“颜色识别实验”（2）在环形输送线实验台上，找出红外反射式色差传感器和它的采集通道。 （3）对比通道与实验平台上的通道一致否，若一致，进行下一步实验。 （4）按下实验平台中软“运行”键。观察不同颜色通过时它的识别情况。六、实验报告要求实验报告除填
