線脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)講義(存儲(chǔ)版)
【正文】 差來衡量，二者越小，準(zhǔn)確性越高。這是因?yàn)槿魏胃哂谑覝氐姆€(wěn)態(tài)都需要一定的輸入功率維持，而比例調(diào)節(jié)項(xiàng)只有偏差存在時(shí)才輸出調(diào)節(jié)量。 [儀器介紹 ] 1． 金屬線膨脹實(shí)驗(yàn)儀 儀器外型如圖 3 所示。圖形區(qū)以橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表溫度（功率），并可 用 鍵改變溫度坐標(biāo)值。 2．設(shè)定 PID 參數(shù) (本實(shí)驗(yàn)已預(yù)設(shè)好 ) 若對(duì) PID 調(diào)節(jié)原理及方法感興趣，可在不同的升溫區(qū)段有意改變 PID 參數(shù)組合，觀察參數(shù)改變對(duì)調(diào)節(jié)過程的影響。溫度的設(shè)定值每次提高Δ T，溫度在新的設(shè)定值達(dá)到平衡后，記錄溫度及千分表讀數(shù)于表 1中。 iii i2 2iiT L T LkTT? ? ? ? ? ? ??? ? ?== %100| |?B。若決定測(cè)量 n個(gè)溫度點(diǎn)，則每次升溫范圍為 Δ T = (60－室溫 )/n。 [實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 ] 1．檢查溫控儀水位管，確保水箱內(nèi)水位在上限附近 (略低但不能在下限以下 ) 平常加水從儀器頂部的注水孔注入。使用 左右 鍵選擇項(xiàng)目， 上下鍵 設(shè)置參數(shù)，按確認(rèn)鍵進(jìn)入下一屏，按返回鍵返回上一屏。在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，它能迅速作出反應(yīng)，減小調(diào)整時(shí)間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于 實(shí)際的控制系統(tǒng)，必須依據(jù)系統(tǒng)特性合理整定 PID參數(shù)，才能取得好的控制效果。 PID溫度控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中溫度隨時(shí)間的一般變化關(guān)系可用圖 2表示，控制效果可用穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性和快速性評(píng)價(jià)。 由（ 2）式知，在 L0 已知的情況下，固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量實(shí)際歸結(jié)為溫度變化量△ t與相應(yīng)的長度變化量△ L的測(cè)量，由于α數(shù)值較小，在△ t不大的情況下，△ L也很小，因此準(zhǔn)確地控制 t、測(cè)量 t及△ L是保證測(cè)量成功的關(guān)鍵。 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?] 測(cè)量金屬的線膨脹系數(shù)。固體線膨漲系數(shù)的測(cè)定及溫度的 PID 調(diào)節(jié) 絕大多數(shù)物質(zhì)具有熱脹冷縮的特性，在一維情況下，固體受熱后長度的增加稱為線膨脹。加深學(xué)生對(duì) PID調(diào)節(jié)過程的理解，讓等待溫度平衡的過程變得生動(dòng)有趣。當(dāng)△ t是一個(gè)不太大的變化區(qū)間時(shí)，我們近似認(rèn)為α是不變的，由（ 2）式測(cè)得的α稱為固體在 t0— t1溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)。第三項(xiàng)為微分調(diào)節(jié)， TD為微分時(shí)間常數(shù)。傳感器滯后是指由于傳
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