自动检测技术实验报告
姓 名: XXX
班 级: XX071
学 号: 2007003XXXX
实验一 金属箔式应变片性能实验
——单臂、半桥、全桥电路性能比较
一、实验目的:
1. 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
2. 测试应变梁形变的应变输出。
3. 比较各种桥路的性能(灵敏度)。
二、实验原理:
应变片是最常用的测力传感元件,当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变, 应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路,转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常见的非电量电测电路中的一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中,电阻的相对变化率分别为,当使用一个应变片时,;当二个应变片组成差动状态工作,则有;用四个应变片组成二个差动对工作,且。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4 ? E ?ΣR,电桥灵敏度,于是对应于单臂、半桥、全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可知,当E和电阻相对变化一定时,电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关,单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验所需部件:
直流稳压电源(档)、电桥、差动放大器、金属箔式应变片、测微头、电压表。
四、实验接线图:
图(1)
五、实验步骤:
1、调零。开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),“+,-”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表,用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。
如需使用毫伏表,则将毫伏表输入端对地短路,调整“调零”电位器,使指针居“零”位。拔掉短路线,指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。
2、按图(1)将实验部件用实验线连接成测试桥路,单臂桥路中R2、R3、R4和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器,R1为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。直流激励电源为±4V;半桥桥路中R1和R2为箔式应变片,R3、R4仍为固定电阻;全桥桥路中R1、R2、R3、R4全部使用箔式应变片。在接半桥、全桥桥路时应特别注意其应变片的受力方向,一定要接成差动形式。
3、调节测微头,使悬臂梁处于基本水平状态。
4、确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。
5、调整电桥电位器WD,使测试系统输出为零。
6、旋动测微头,带动悬臂梁分别作向上和向下的运动,以水平状态下输出电压为零,向上和向下移动各5mm,测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值,并列表。根据表中所测数据计算灵敏度S,S = △V/△X ,并在一个坐标图上做出V-X关系曲线。比较三种桥路的灵敏度,并作出定性的结论。
六、实验数据分析:
实验所得数据如下表所示:
根据表中所测数据,在一个坐标图上做出V-X关系曲线图,如下图:
全臂
半臂
单臂
根据S=△V/△X,分别计算灵敏度,得:
S全=△U/△X =0.00059 S半=△U/△X =0.00044 S单=△U/△X =0.00015
实验结论:
当E和电阻相对变化一定时,电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关,单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
实验二 差动螺管式电感传感器位移测量
一、实验目的:
了解差动螺管式电感传感器位移测量地方法。
二、实验原理:
利用差动变压器的两个次级线圈和衔铁组成。衔铁和线圈的相对位置变化引起螺管线圈电感值的变化。次级两个线圈必须呈差动状态连接,当衔铁移动时将使一个线圈电感增加,而另一线圈电感减小。三、实验所需部件:
差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波器、测微头。
四、实验步骤:
1. 差动变压器两个次级线圈组成差动状态,按图(6)接线,音频振荡器LV端做为恒流源供电,差动放大器增益适度。差动变压器的两个线圈和电桥上的两个固定电阻R组成电桥的四臂,电桥的作用是将电感变化转换成电桥电压输出。
2、旋动测微头使衔铁在线圈中位置居中,此时L0′=L0″,系统输出为零。
3、当衔铁上、下移动时,L0′≠L0″,电桥失衡就有输出,大小与衔铁位移量成比例,相位则与衔铁移动方向有关,衔铁向上移动和向下移动时输出波形相位相差约1800,由于电桥输出是一个调幅波,因此必须经过相敏检波器后才能判断电压极性,以衔铁位置居中为起点,分别向上、向下各位移2mm,记录V,X值,做出V—X曲线,求出灵敏度。
图(6)
五、实验数据分析及结果:
根据所得数据,制得X-U曲线图如下:
根据实验数据及X-U图可求得灵敏度: S=△U/△X=0.00235
实验三 电涡流式传感器的静态标定
一、实验目的:
了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。
二、实验原理:
电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成,当线圈中通以高频交变电流后,与其平行的金属片上产生电涡流,电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定,并保持环境温度不变,阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出,则输出电压是距离X的单值函数。
三、实验所需部件:
电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微头、示波器、电压表。
四、实验步骤:
1、安装好电涡流线圈和金属涡流片,注意两者必须保持平行。安装好测微头,按图(1)连接好电路,将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。涡流变换器输出端接电压表20V档。
2、开启仪器电源,用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离。此时输出端有一电压值输出。用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形,信号频率约为1MHZ。
3、用测微头带动振动平台使平台线圈完全贴紧金属涡流片,此时涡流变换器输出电压为零。涡流变换器中的振荡电路停振。
4、旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片,从电压表开始有读数起每位移0.25mm记录一个读数,并用示波器观察变换器的高频振动波形,同时每位移0.25mm从示波器读出对应的频率f。将V、f、X数据填入表格,分别作出V-X曲线和f—X曲线,指出线性范围,求出灵敏度。
五、实验数据分析:
实验测得数据如下表所示:
根据所得数据分别绘制U-X和f-X曲线图如下图所示:
根据曲线图求出灵敏度:
S=△U/△X= 0.001
由U-X曲线图可知线性范围是:
0.30 mm < X < 2.75 mm
六、本实验注意事项:
当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时,接入示波器会影响线圈的阻抗,使变换器的输出电压减少,或是传感器在初始状态有一死区。
实验四 霍尔式传感器的直流激励特性
一、实验目的:
了解霍尔式传感器的结构、工作原理,学会用霍尔式传感器做静态位移测试。
二、实验原理:
霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时,霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时,输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X,所以测得霍尔电势的大小便可以获知霍尔元件的静位移。
三、实验所需部件:
直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。
图(8)
四、实验步骤:
1、按图(8)接线,装上测微头,调节振动圆盘上、下位置,使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。开启电源,调节测微头和电桥WD,使差放输出为零。上、下移动振动台,使差放正负电压输出对称。
2、上、下移动测微头各4.0mm,每变化0.5mm读取相应的电压值,并记入下表,作出V-X曲线,求出灵敏度及线性。
五、实验所得数据处理及分析:
由上表数据作出U-X曲线图如下:
根据所得数据及图形求出灵敏度:
S=△U/△X=0.0013
六、本实验注意事项:
直流激励电压须严格限定在±2V,绝对不能任意加大,以免损坏霍尔元件。
实验五 光纤传感器位移、转速测量
一、实验原理:
1、位移测量
反射式光纤位移传感器的工作原理如图(7)所示,光纤采用Y型结构,两束多模光纤一端合并组成光纤探头,另一端分为两束,分别作为接收光纤和光源光纤,光纤只起传输信号的作用。当光发射器发生的红外光,经光源光纤照至反射体,被反射的光经接收光纤至光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离,通过对光强的检测而得到位移量。
图(7)反射式光纤位移传感器原理图及输出特性曲线
2、转速测量
当光纤探头与反射面的相对位置发生周期性变化,光电变换器输出电量也发生相应的变化,经V / F电路变换,成方波频率信号输出。
二、实验所需部件:
光纤、光电变换器、低频振荡器、示波器、测微头、反射片、支架、电压 / 频率表、测速电机及转盘。
三、实验步骤:
1、观察光纤结构:本仪器中光纤探头为半圆型结构,由数百根光导纤维组成,一半为光源光纤,一半为接收光纤。
2、装上光纤探头,探头对准镀铬反射片(即电涡流平片)。
3、光电变换器V0端接电压表,开启电源,旋动测微头,带动振动平台,使光纤探头端面紧贴反射镜面,此时V0输出为最小。然后旋动测微头,使反射镜面离开探头,每隔0.25mm取一V0电压值填入表5—1,作出U-X曲线。得出输出电压特性曲线如图所示,分前坡和后坡,通常测量是采用线性较好的前坡。
4、振动实验:将测微头移开,振动台处于自由状态,根据U-X曲线选取前坡中点位置好光纤探头。将低频振荡器输出接“激振Ⅰ”,调节激振频率和幅度,使振动台保持适当幅度的振动(以不碰到光纤探头为宜)。用示波器观察V0端输出电压波形,并用电压/频率表读出振动频率。
5、转速测量:将光纤探头转一角度置于测速电机上方,并调整探头高度使其距转盘面1mm左右,光纤探头以对准转盘边缘内3mm处为宜。
6、光电变换器F0端分别接电压/频率表和示波器DC档。开启电机开关,调节转盘转速,用示波器观察输出波形并读出频率。
电机转速=F0端方波频率÷2(每周两个方波信号)
四、实验所得数据及数据处理:
1、位移测量:
测得数据如下表所示:
表5—1:
根据所得数据作出U—X曲线如下:
2、振动实验:
实验中用示波器观察V0的如下波形:
由频率表读出振动频率为: f = 0.012 KHz = 12 Hz
3、转速测量:
用示波器可以看到输出波形为方波波形,其频率为:F=90Hz
计算出电机转速为: 电机转速 =F0端方波频率÷2 = F÷2 = 90÷2 = 45 rad/s
五、本实验注意事项:
1、实验时请保持反射镜片的洁净与光纤端面的垂直度。
2、光纤勿成锐角曲折。
3、光纤探头在支架上固定时应保持与转盘面平行,切不可相擦,以免使光纤端面受损。
实验六 热电式传感器——热电偶
一、 实验目的:
观察了解热电偶的结构,熟悉热电偶的工作特性,学会查阅热电偶分度表。
二、 实验原理:
热电偶的基本工作原理是热电效应,当其热端和冷端的温度不同时,即产生热电动势。通过测量此电动势即可知道两端温差。如固定某一端温度(一般固定冷端为室温或0摄氏度),则另一端的温度就可知,从而实现温度的测量。本仪器中热电偶为铜—康铜热电偶。
三、 实验所需部件:
热电偶、加热器、差动放大器、电压表、温度计(自备)
四、 实验步骤:
1如图,.差动放大器双端输入接入热电偶,打开电源,差动放大器增益放100倍,调节调零电位器,使差放输出为零。
2.打开加热器,差动放大器输出如有微小变化,马上调节调零电位器再度调零。
3.随加热器温度上升,观察差动放大器的输出电压的变化,待加热温度不再上升时,记录电压表读数。
4.本仪器上热电偶是由两只铜—康铜热电偶串接而成,热电偶的冷端温度为室温,放大器的增益为100倍,计算热电势时均应考虑进去。用温度计读出热电偶参考端所处的室温t1。
E(t , t0) = E (t , t1) + E (t1 , t0)
实际电动势 测量所得电动势 温度修正电动势
式中E为热电偶的电动势,t为热电偶热端温度,t0为热电偶参考端温度为0oC,t1为热电偶参考端所处的温度。查阅铜—康铜热电偶分度表,求出加热端温度t。
五、实验所得数据及数据处理:
1、室温:t1 =25 oC
2、温度不再上升时电压表读数为:E=0.175V=175mV
测量所得电动势:E (t , t1)= 175/(100×2)=0.875mV
3、查“铜—康铜热电偶分度表”得:E (t1 , t0)= E (25 oC ,0 oC)=0.995mV
4、实际电动势:E(t , t0)= E (t , t1) + E (t1 , t0)=0.875+0.995=1.87mV
5、E(t , t0)=1.87mV,查“铜—康铜热电偶分度表”得:t=46 oC
六、本实验注意事项:
因为仪器中差动放大器放大倍数≈100倍,所以用差动放大器放大后的热电势并非十分精确,因此查表所得到的热端温度也为近似值。
第二篇:食品安全检测技术实验报告
食品安全检测技术实验报告
姓名:
学号:
成绩:
20##-6-26
实验一、亚硫酸品红比色法测定白酒中的甲醇
姓名: 日期:
一、 实验目的
1、掌握甲醇测定的原理
2、掌握甲醇测定的方法
二、 实验原理
甲醇经氧化成加醛后,与品红亚硫酸作用生成紫色化合物,与标准系列定量。过量的高锰酸钾和硫酸反应,生成的二氧化锰和草酸以及硫酸反应生成硫酸锰。
三、 实验试剂及仪器
(一)试剂
1、高锰酸钾-磷酸溶液:称取3克高锰酸钾,加入15毫升磷酸与70毫升水混合,溶解后加水到10毫升。贮存在棕色瓶中。
2、草酸-硫酸溶液:称取5克无水草酸溶解与硫酸中至100毫升。
品红亚硫酸溶液:称取0.1克碱性品红,分次加入60毫升80度的水研磨,吸取上清液于100毫升容量瓶中,冷却后加入10毫升亚硫酸氢钠溶液和1毫升盐酸,过夜。
3、甲醇标准溶液:称取1.000克甲醇,置于100毫升容量瓶中,加水稀释
到刻度,再洗去10毫升甲醇溶液置于100毫升容量瓶中,加水稀释到刻度,
作为甲醇标准使用液。
4、无甲醇乙醇溶液:取0.3毫升,检验是否显色,如果显色则重新蒸馏。
(二)仪器
1、分光光度计(722S)
四、 实验方法
1、分别在0~5号比色管中加入1毫克/毫升的甲醇标准溶液0.1毫升、0.2毫升、0.4毫升、0.6毫升、0.8毫升、1毫升(相当于0.1毫克、0.2毫克、0.4毫克、0.6毫克、0.8毫克、1毫克)。再分别于比色管中,加入0.5毫升无甲醇乙醇。再在比色管中各加水至5毫升,再各加入5毫升品红-亚硫酸溶液,混匀,放置10分钟,再各加入2毫升草酸硫酸溶液,混匀,使之褪色,再加入5毫升品红亚硫酸溶液,20度以上静置30分钟,用2厘米比色皿,用零管调零点,于590纳米波长处测吸光度,得到标准曲线方程。
2、取1毫升白酒于于比色管中,再按照上述标准曲线制作时方法操作,测定样品的吸光度。
3、试样结果计算
公式:
X=试样中甲醇的含量,单位为克每百毫升(克/100毫升);
m=测定试样中甲醇的质量,单位毫克;
v=试样体积,单位为毫升
计算结果保留两位有效数字。
五、 实验结果与分析
1、不同浓度的甲醇吸光度测定结果如下表一所示
表一甲醇吸光度表
标准曲线:
标准曲线方程:y=0、2808x-0.0291
y----吸光度 x----甲醇毫克数
2、白酒中甲醇浓度:
所测吸光度A=0.16
根据y=0.2808x-0.0291 得x=0.67mg
所以, =(100×0.6734)/(1×1000)=0.067克/100毫升
所以,所测试样中甲醇含量为0.067克/100毫升
3、讨论:
(1)、甲醇的来源
a、如果用谷糠等为酿酒原料,在高温蒸发时,果胶质的甲基脂被分解,生成甲醇,蒸酒时被带入成品中。
b、工业酒精中常混有有害成分甲醇 ,一些不法之徒用工业酒精兑制假酒
(2)、影响甲醇测定因素
试剂因素
a、亚硫酸钠品红溶液
亚硫酸钠品红溶液宜与冷暗处保存不宜在室温下长期保存,失效的亚硫酸钠品红溶液由于亚硫酸的分解略显微红色,(可用此法初步判定是否失效),但是加入过量的亚硫酸钠会降低显色的灵敏度.故亚硫酸钠品红溶液的使用时间不宜过长.
b、甲醇显色反应的灵敏度与乙醇浓度相关,乙醇的浓度过高或过低均会导致显色的灵敏度下降,测定是要确保样品管与标准管的乙醇浓度一致
c、无甲醇乙醇的影响
在GB/T5009.48-2003中无甲醇乙醇溶液的制备中其验证方法是按照操作规程应不显色,该方法存在有很大弊病,若以目视法作显色判断,当甲醇浓度很低时肉眼是无法判定是否有色的;若以分光光度计进行比较,空白管中的无甲醇乙醇又从何而来!经试验验证无甲醇乙醇溶液的方法,只能在气相色谱法中验证。
环境因素:
在比色法测定白酒中甲醇含量的方法中,发色的温度和时间是决定最终检测结果关键,由于温度的过低或过高都会对结果带来相当大的影响
实验二、白酒中糠醛的测定
姓名: 日期:
一、 实验目的
1、掌握糠醛测定的原理
2、掌握糠醛测定的方法
二、 实验原理
白酒中的糠醛在紫外波长为277纳米处有最大的吸收值,可由对比测定出酒中的糠醛含量。
三、 实验试剂及仪器
(一) 试剂
糠醛
(二) 仪器
紫外分光光度计
四、 实验方法
1、样品处理:将白酒稀释5倍
2、吸取0.1毫克/毫升的糠醛溶液分别在0~6号比色管中加入0.0毫升、0.1毫升、0.3毫升、0.5毫升、0.7毫升、1毫升、1.2毫升于比色管中,加水至总体积10毫升,再各加入25毫升的50%乙醇至25毫升,以10毫升水和15毫升50%的乙醇溶液混合后调零,测定7个比色管中的溶液吸光度,得到标准曲线方程。
3、取样液10毫升于25毫升比色管中,用50%的乙醇溶液稀释到25毫升,摇匀,按照上述方法测定样液吸光度。
4、计算公式
公式中C为糠醛含量,单位克/100毫升
v为样液体积,单位毫升;k为稀释倍数
五、 实验结果与分析
1、不同浓度梯度的糠醛溶液吸光度如下表2所示
表2 糠醛吸光度
标准曲线
标准曲线方程:y=1.668x+.0054
y—吸光度 x—糠醛毫升数
2、白酒中的糠醛浓度为:
所测A=0.028
则,根据y=1.668x+0.0054 x=0.01355
所以,根据
得,X=3.39
所以,样品中甲醛含量为3.39g
六、 讨论
1、糠醛的来源
糠醛又名吠喃甲醛,白酒中的糠醛主要来源于各种谷物及稻皮、谷糠等酿酒原料。它是白酒中酿酒辅料(填充料)中的多缩戊糖分解产生的。
2、影响糠醛测定因素
无糠醛乙醇及浓度的选择
酒中主要成分是水和乙醇,糠醛易溶于乙醇中,所以选用分析纯—尤水乙醇.稀释至10- 60%用紫外分光光度计测定,结果在此范围内不受影响.因此,选用与白酒乙醇浓度接近的50%(v/v)乙醇溶液及稀释样品使用。
实验三、白酒中杂醇油的测定
姓名: 日期:
一、 实验目的
1、 掌握杂醇油的测定的原理
2、 掌握杂醇油的测定的方法
二、 实验原理
杂醇油成分复杂,其中以正己醇、正戊醇、异戊醇、正丁醇、异丁醇、丙醇为代表。本法测定标准以异戊醇和异丁醇表示,异戊醇和异丁醇在硫酸作用下生成戊烯和丁烯,再与对二甲氨基苯甲醛作用生成橙黄色,与标准系列比较,求出样品中的杂醇油。
三、 实验试剂及仪器
(一)、试剂
1、0.5%对二甲氨基苯甲醛硫酸溶液:称取0.5克对二甲氨基苯甲醛,加入硫酸溶液至100毫升。
2、无杂醇油乙醇:按照操作方式检测是否显色,如显色进行处理,
3、杂醇油标准溶液:取0.08克异戊醇和0.02克异丁醇,置于100毫升容量瓶中,加入无杂醇油乙醇50毫升,用水稀释到刻度。再从容量瓶中吸取5毫升每毫升到50毫升容量瓶中,定容到刻度,此溶液中每毫升含0.1毫克杂醇油,
(二)仪器
分光光度计
四、 实验方法
1、 在0~4号比色管中分别加入每毫升含0.1毫克的杂醇油0.0毫升、0.1毫
升、0.2毫升、0.3毫升、0.4毫升、0.5毫升杂醇油标准溶液。再在各个比色管中加水到1毫升刻度,摇匀,放入冰浴中,沿壁加2毫升0.5%对二甲氨基苯甲醛硫酸溶液,摇匀,放到沸水中加热15分钟后,立即取出冰浴中冷却,加2毫升水,冷却混匀,10分钟后,以零号管调零,在520纳米下测定吸光度。
2、 吸取0.5毫升白酒置于比色管中,加水到1毫升混匀后按照上述方法,
加试剂,测定吸光度。
3、 计算公式
A :样品中测定的杂醇油的含量,单位克/100毫升;
V :样品的体积数,单位毫升。
五、 实验结果与分析
1、 不同浓度梯度的杂醇油溶液吸光度如下表3所示
表3 不同浓度杂醇油吸光度
标准曲线:
方程为:y=.0.2749x+0.0046
x-糠醛毫克数 y--吸光度
2、白酒中的杂醇油含量:
所测A=0.070
根据y=.0.2749x+0.0046,得x=0.2379
所以,根据
得,x=0.48
所以,试样中杂醇油含量为0.48
六、 讨论
1、 杂醇油的来源
杂醇油系指甲醇、乙醇外的高级醇类。它包括正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、仲戊醇、己醇、庚醇等。其来源主要为蛋白质氨基酸与糖类经酵母细胞“氮代谢”中分解而成。
2、 影响杂醇油测定因素
(1)用对二甲胺基苯甲醛显色比色法测定酒中杂醇油含量时,不同种类对显色剂的显色程度很不一致。对相同量醇类,其显色灵敏度为异丁醇>异戊醇>正戊醇,而正丙醇,异丙醇,正丁醇等呈色灵敏度极差。同时酒中杂醇油成分极为复杂,其比例更为不一,因此用某一醇类作为标准来计算杂醇油含量时误差较大。为减小测定误差,标准杂醇油应尽量与酒中杂醉油成分相似。据醇类的显色灵敏度和酒中杂醉油成分分析,采用异丁
醇与异戊醉作为标准杂醇油混合液,其结果较为接近。,
(2)对二甲胺基苯甲醛与杂醇油所呈颜色是随时间延长而变浅,但变化缓慢,故采用显色后立即进行比色。当加人显色剂后应摇匀。若不经摇匀就置人沸水浴中显色,其结果偏低很大。对二甲胺基苯甲醛硫酸溶液需新鲜配
制。存放2天后结果就会偏低。
(3)乙醛含量在0.1%以下基本上无影响。过高时可用盐酸间苯二胺除
去。
(4)酒样管制备时,若采用lml酒样,加gml水,这样测定结果会偏高,因这样稀释法总体积往往不足10ml。.