【正文】 反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。其原理如圖151所示：光纖采用Ｙ型結構，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射面，再被反射到接收光纖，最后由光電轉換器接收，轉換器接收到的光源與反射體表面的性質及反射體到光纖探頭距離有關。當反射表面位置確定后，接收到的反射光光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當光纖探頭緊貼反射面時，接收器接收到的光強為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強逐漸增加，到達最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非接觸式測量，具有探頭小，響應速度快，測量線性化（在小位移范圍內）等優(yōu)點，可在小位移范圍內進行高速位移檢測。 圖151 反射式光纖位移傳感器原理 圖152 光纖位移傳感器安裝示意圖四、實驗內容與操作步驟1．光纖傳感器的安裝如圖152所示，將Y型光纖安裝在光纖位移傳感器實驗模塊上。探頭對準鍍鉻反射板，調節(jié)光纖探頭端面與反射面平行，距離適中；固定測微頭。接通電源預熱數(shù)分鐘。2．將測微頭起始位置調到14cm處，手動使反射面與光纖探頭端面緊密接觸，固定測微頭。3．實驗模塊從主控臺接入177。15V電源，合上主控臺電源。4．將模塊輸出“Uo”接到直流電壓表（20V檔），仔細調節(jié)電位器Rw使電壓表顯示為零。5．旋動測微器，使反射面與光纖探頭端面距離增大，填入下表151X（mm）Uo(V)五、實驗報告 1．根據(jù)所得的實驗數(shù)據(jù)，確定光纖位移傳感器大致的線性范圍，并給出其靈敏度和非線性誤差。十 六 光纖傳感器的應用測速實驗一、實驗目的：了解光纖位移傳感器用于測試轉速的方法。二、實驗儀器：光纖位移傳感器模塊、Y型光纖傳感器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)顯直流電壓表、頻率/轉速表、轉動源、通信接口（含上位機軟件）。三、實驗原理： 利用光纖位移傳感器探頭對旋轉被測物反射光的明顯變化產生電脈沖，經電路處理即可測量轉速。四、實驗內容與操作步驟1．將光纖傳感器按圖131安裝在傳感器支架上，使光纖探頭對準轉動盤邊緣的反射點，探頭離反射點的距離在光纖傳感器的線性區(qū)域內。2．用手撥動一下轉盤，使探頭避開反射面（避免產生暗電流），接好實驗模塊177。15V電源，模塊輸出Uo接到直流電壓表輸入。調節(jié)Rw使直流電壓表顯示為零。3．將模塊輸出Uo接到頻率/轉速表的輸入“fin”，同時通過通信接口的CH1用上位機軟件觀測輸出波形。4．將2～24V直流電源先調到最小，接到三源板的“轉動電源”輸入端，合上主控臺電源開關，逐步增大2～24V輸出，使電機轉盤轉速加快，固定某一轉速觀察輸出波形，并記下頻率/轉速表讀數(shù)。圖161十七 PT100溫度控制的應用一、實驗目的：了解PID智能模糊+位式調節(jié)溫度控制原理。二、實驗儀器：智能調節(jié)儀、PT100、溫度源。三、相關原理：位式調節(jié)位式調節(jié)（ON/OFF）是一種簡單的調節(jié)方式，常用于一些對控制精度不高的場合作溫度控制，或用于報警。位式調節(jié)儀表用于溫度控制時，通常利用儀表內部的繼電器控制外部的中間繼電器再控制一個交流接觸器來控制電熱絲的通斷達到控制溫度的目的。PID智能模糊調節(jié)PID智能溫度調節(jié)器采用人工智能調節(jié)方式，是采用模糊規(guī)則進行PID調節(jié)的一種先進的新型人工智能算法，能實現(xiàn)高精度控制，先進的自整定（AT）功能使得無需設置控制參數(shù)。在誤差大時，運用模糊算法進行調節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當誤差趨小時，采用PID算法進行調節(jié)，并能在調節(jié)中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優(yōu)化，具有無超調、高精度、參數(shù)確定簡單等特點。溫度控制基本原理由于溫度具有滯后性，加熱源為一滯后時間較長的系統(tǒng)。本實驗儀采用PID智能模糊+位式雙重調節(jié)控制溫度。用報警方式控制風扇開啟與關閉，使加熱源在盡可能短的時間內控制在某一溫度值上，并能在實驗結束后通過參數(shù)設置將加熱源溫度快速冷卻下來，可節(jié)約實驗時間。當溫度源的溫度發(fā)生變化時，溫度源中的熱電阻Pt100的阻值發(fā)生變化，將電阻變化量作為溫度的反饋信號輸給PID智能溫度調節(jié)器，經調節(jié)器的電阻電壓轉換后與溫度設定值比較再進行數(shù)字PID運算輸出可控硅觸發(fā)信號（加熱）和繼電器觸發(fā)信號（冷卻），使溫度源的溫度趨近溫度設定值。PID智能溫度控制原理框圖如圖171所示。圖171 PID智能溫度控制原理框圖三、 實驗內容與操作步驟1．在控制臺上的“智能調節(jié)儀”單元中“控制對象”選擇“溫度”，并按圖172接線。 2．將2～24V輸出調節(jié)調到最大位置，打開調節(jié)儀電源。3．按住3秒以下，進入智能調節(jié)儀A菜單，儀表靠上的窗口顯示“”，靠下窗口顯示待設置的設定值。當LOCK等于0或1時使能，設置溫度的設定值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的設定值。否則提示“”表示已加鎖。再按3秒以下，回到初始狀態(tài)。4．按住3秒以上，進入智能調節(jié)儀B菜單，靠上窗口顯示“”，靠下窗口顯示待設置的上限偏差報警值。按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的上限報警值。上限報警時儀表右上“AL1”指示燈亮。（）5．繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“”，靠下窗口顯示待設置的自整定開關，按、設置，“0”自整定關，“1”自整定開，開時儀表右上“AT”指示燈亮。6．繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“dP”，靠下窗口顯示待設置的儀表小數(shù)點位數(shù)，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。（參考值1）7．繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“P”，靠下窗口顯示待設置的比例參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。8．繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“I”，靠下窗口顯示待設置的積分參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的積分參數(shù)值。9．繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“d”，靠下窗口顯示待設置的微分參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的微分參數(shù)值。繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“T”，靠下窗口顯示待設置的輸出周期參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的輸出周期參數(shù)值。1繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“SC”，靠下窗口顯示待設置的測量顯示誤差休正參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的測量顯示誤差休正參數(shù)值。（參考值0）1繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“UP”，靠下窗口顯示待設置的功率限制參數(shù)值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的功率限制參數(shù)值。（參考值100%）1繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“LCK”，靠下窗口顯示待設置的鎖定開關，按或鍵可修改靠下窗口的鎖定開關狀態(tài)值，“0”允許A、B菜單，“1”只允許A菜單，“2”禁止所有菜單。繼續(xù)按鍵3秒以下，回到初始狀態(tài)。1設置不同的溫度設定值，并根據(jù)控制理論來修改不同的P、D、T參數(shù)，觀察溫度控制的效果。五、實驗報告1．簡述溫度控制原理并畫出其原理框圖。十八 集成溫度傳感器的溫度特性測試一、 實驗目的： 了解常用的集成溫度傳感器（AD590）基本原理、性能與應用。二、 實驗儀器： 智能調節(jié)儀、PT100、AD590、溫度源、溫度傳感器實驗模塊。三、 相關原理： 集成溫度傳感器AD590是把溫敏器件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。其特點是使用方便、外圍電路簡單、性能穩(wěn)定可靠；不足的是測溫范圍較小、使用環(huán)境有一定的限制。AD590能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，在一定溫度下，相當于一個恒流源，一般用于－50℃－＋150℃之間溫度測量。溫敏晶體管的集電極電流恒定時，晶體管的基極發(fā)射極電壓與溫度成線性關系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產時的離散性、均采用了特殊的差分電路。本實驗儀采用電流輸出型集成溫度傳感器AD590，在一定溫度下，相當于一個恒流源。因此不易受