双容型水箱实验报告.pdfVIP

机械电子工程原理

实验报告

双容型水箱液位及PID控制综合实验

组员:XX

XXXX年X月

0/33

实验一压力传感器特性测试及标定测量实验

一、实验目的

1、了解本实验装置的结构及组成。

2、掌握压力传感器的实验原理及方法，对压力传感器进行标定。

二、实验设备

1、德普施双容水箱一台。

2、PC机及DRLINK4.5软件。

三、实验原理

图1-1传感器装置图

本实验传感器如图1-1所示，使用二个扩散硅压阻式压力传感器，分

别用来测量上水箱水柱压力，下水箱水柱压力。

扩散硅压阻式压力传感器实质是硅杯压阻传感器。它以N型单晶硅膜

片作敏感元件，通过扩散杂质使其形成4个P型电阻，形成电桥。在压力

作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大

1/33

变化，引起电阻的变化，使电桥有相应输出。经过后级电路的放大处理之

后输出0~5V之间的电信号。

扩散硅压力传感器的输出随输入呈线性关系，输出特性曲线一般是一

条直线，一般使用传感器前需要对此传感器进行标定，通常的做法是取两

个测量点（x1，y1）和（x2，y2）然后计算特性直线的斜率K和截距B

即可。

由于扩散硅压力传感器承受的水压力及水的液位高度成正比，因此扩

散硅压力传感器通常也用来测量液位高度。

四、实验内容及结果

图1-2上水槽压力传感器特性测试及标定测量实验

2/33

图1-3下水槽压力传感器特性测试及标定测量实验

5）压力传感器的标定系数值表。

表1-1压力传感器标定系数值

传感器K值B值

液位1传感器0.06440-7.98567

液位2传感器0.065166-12.6305

6）依据压力传感器标定系数值绘制的压力传感器特性曲线如图1-

3，图1-4所示：

3/33

图1-3上水槽压力传感器特性曲线

图1-4下水槽压力传感器特性曲线

五、思考题

1.在做本实验的时候，为何2次标定的液位高度不能够太接近？

答：由于液位高度及电压值为线性关系，故2次标定的液位高度要保持一

定距离，这样可以有效降低系统误差。在控制过程中由于水泵抽水压力冲

击传感器等影响会对液位传感器产生一定程度的干扰。为了更好的体现一

阶液位的特性和准确的获得测量值。在标定之后使用曲线拟合的方法去准

确的描述绘制曲线。

4/33

实验二一阶液位系统特性测试实验

一、实验目的

1、熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。

2、根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别

确定它们的参数。

二、实验设备

1、德普施双容型水箱一台。

2、PC机及DRLINK4.5软件。

三、系统结构框图

水泵

上水箱进水阀

手动控制调节阀

上水箱出水阀

图2-1一阶液位系统结构图

四、实验原理

阶跃响应测试法

是系统在开环运行条