測試技術(shù)實驗指導(dǎo)

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1、第二部分基本實驗指導(dǎo)1機械參數(shù)綜合測試系統(tǒng)的組成一、實驗?zāi)康?、建立對機械參數(shù)電測技術(shù)的感性認(rèn)識，了解測試系統(tǒng)的基本組成。2、了解計算機測試系統(tǒng)的組成。3、鞏固和加深理解電阻應(yīng)變片測量原理。4、認(rèn)識常用的各類傳感器，了解其工作原理及應(yīng)用。二、實驗原理1、實驗裝置的組成：由一自由端受動載荷激振的等強度梁，并在其上安裝了各種類型的傳感器如圖1所示。1等強度懸臂梁2電阻應(yīng)變片3速度傳感器4位移傳感器5加速度傳感器6激振電機7光電轉(zhuǎn)速傳感器圖1實驗裝置組成2、典型的測試系統(tǒng)：3、信號變換：懸臂梁在動載激振力的作用下，其力學(xué)、運動學(xué)參數(shù)分別由各類傳感器將這

2、些待測的非電參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化。應(yīng)變（ε）——電阻應(yīng)變片的阻值變化(ΔR/R)-——電壓變化位移（S）——差動變壓器傳感器的電壓變化速度（V）——磁電式速度傳感器的電壓變化加速度（a）——壓電式加速度傳感器的電荷的變化頻率（f）——光電轉(zhuǎn)速傳感器的光電流的變化4、信號測量：由于經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換所得的電量一般都是很微弱的，不能直接顯示或記錄下來，必須經(jīng)過測量電路將這些微弱信號進行放大處理，其測量所用的儀器如下：5、信號分析懸臂梁在受迫振動下，由上述方法測得的五個參數(shù)，根據(jù)示波圖可進行計算、分析。6、包含信號處理功能的測試系統(tǒng)用典型的CRAS采集

3、、分析處理系統(tǒng)，對信號測試過程的各個環(huán)節(jié)進行計算機采集、分析處理實驗。一、主要儀器及耗材靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀、懸臂梁實驗臺、壓電式加速度傳感器、電荷放大器、ＹＤ２８－Ａ型動態(tài)電阻應(yīng)變儀、DRVI虛擬儀器、計算機。二、實驗內(nèi)容和步驟1、利用金屬材料的特性，將非電量的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化，應(yīng)變測量的轉(zhuǎn)換元件為應(yīng)變片，用粘結(jié)劑將應(yīng)變片牢固地貼在試件上，當(dāng)被測試件受到外力作用長度發(fā)生變化時，粘貼在試件上的應(yīng)變片也發(fā)生相應(yīng)變化，應(yīng)變片的電阻值也隨著發(fā)生了變化，這樣就把機械量——變形，轉(zhuǎn)換成電量——電阻值的變化。用靈敏的電阻測量儀器——電橋，測出電阻值的變化，

4、就可以換算出相應(yīng)的應(yīng)變，如果這個電橋用應(yīng)變來刻度，就可以直接讀出應(yīng)變，完成非電量的電測。2、將壓電式傳感器固定在被測物體上，利用壓電晶體材料的壓電效應(yīng)，將被測振動量即加速度轉(zhuǎn)化為電荷量，通過電荷放大器放大，由CRAS采集與分析系統(tǒng)數(shù)字化采集數(shù)據(jù)，由計算機將振動波形顯示記錄出來。6差動變面積式電容傳感器的特性測試一、實驗?zāi)康?、了解差動變面積式電容傳感器的原理及其特性。2、掌握電容式傳感器的工作原理和測量方法。3、掌握電容式傳感器的測量電路的構(gòu)成和原理。二、實驗原理電容式傳感器有多種型式，本儀器中是差動平行變面積式。傳感器由兩組定片和一組動片組成。

5、當(dāng)安裝于振動臺上的動片上、下改變位置，與兩組定片之間的重疊面積發(fā)生變化，極間電容也發(fā)生相應(yīng)變化，成為差動電容。如將上層定片與動片形成的電容定為Cx1，下層定片與動片形成的電容定為Cx2，當(dāng)將Cx1和Cx2接入橋路作為相鄰兩臂時，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與振動臺的位移X有關(guān)。三、主要儀器及耗材電容傳感器、電容變換器（或電容放大器）、差動放大器、低通濾波器、電壓表、測微頭。四、實驗內(nèi)容和步驟1、差動放大器調(diào)零。按圖5接線，電容變換器和差動放大器的增益適中。圖5電容式傳感器實驗電路圖2、裝上測微儀，帶動振動臺位移，使電容動片位于兩定片之間，

6、此時差動放大器輸出為零。3、以此為起點，向上和向下位移電容動片，每次0.5mm，直至動片與一組靜片全部重合為止。記錄數(shù)據(jù)，分別填入表1、表2中。一、數(shù)據(jù)處理與分析1、根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)計算靈敏度S，并分析非線性誤差，說明誤差產(chǎn)生的原因。。2、在坐標(biāo)紙上描出X-V關(guān)系曲線。二、實驗注意事項1、實驗前應(yīng)檢查實驗接插線是否完好，連接電路時應(yīng)盡量使用較短接插線，以避免引入干擾。2、接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3、穩(wěn)壓電源不要對地短路。所有單元電路的地均須與電源地相連。4、電容動片與兩定片之間的片間距離須相等

7、，必要時可稍做調(diào)整。位移或振動時均應(yīng)避免擦片現(xiàn)象，否則會造成輸出信號突變。5、如果差動放大器輸出跳動幅度或者輸出幅值較大，請將電容變換器增益進一步減小。6、電容變換器1、2為差動電容輸入，3為輸出。三、思考題1、為什么要采用差動電容結(jié)構(gòu)？2、觀察差動電容傳感器，試推導(dǎo)覆蓋面積而變化的表達式。（設(shè)差動電容分別為C1、C2）3、在測量數(shù)據(jù)時，測微頭向上和向下移動時，電路的輸出有何不同？輸入輸出關(guān)系曲線是否重合？為什么？5螺管型差動變壓器式電感傳感器的性能與位移測量一、實驗?zāi)康?、了解差動變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，驗證差動變壓器的基本特性。2、了解差

8、動變壓器零點殘余電壓產(chǎn)生的原因及補償方法；3、掌握差動變壓器測量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。4、掌握位移量的測量方法。二、實驗原理電感式傳感器