测试技术实验指导

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1、第二部分基本实验指导1机械参数综合测试系统的组成一、实验目的1、建立对机械参数电测技术的感性认识，了解测试系统的基本组成。2、了解计算机测试系统的组成。3、巩固和加深理解电阻应变片测量原理。4、认识常用的各类传感器，了解其工作原理及应用。二、实验原理1、实验装置的组成：由一自由端受动载荷激振的等强度梁，并在其上安装了各种类型的传感器如图1所示。1等强度悬臂梁2电阻应变片3速度传感器4位移传感器5加速度传感器6激振电机7光电转速传感器图1实验装置组成2、典型的测试系统：3、信号变换：悬臂梁在动载激振力的作用下，其力学、运动学参数分别由各类传感器将这些待测的非电参数的变化转

2、换成电量的变化。应变（ε）——电阻应变片的阻值变化(ΔR/R)-——电压变化位移（S）——差动变压器传感器的电压变化速度（V）——磁电式速度传感器的电压变化加速度（a）——压电式加速度传感器的电荷的变化频率（f）——光电转速传感器的光电流的变化4、信号测量：由于经传感器转换所得的电量一般都是很微弱的，不能直接显示或记录下来，必须经过测量电路将这些微弱信号进行放大处理，其测量所用的仪器如下：5、信号分析悬臂梁在受迫振动下，由上述方法测得的五个参数，根据示波图可进行计算、分析。6、包含信号处理功能的测试系统用典型的CRAS采集、分析处理系统，对信号测试过程的各个环节进行计算

3、机采集、分析处理实验。一、主要仪器及耗材静态数字电阻应变仪、悬臂梁实验台、压电式加速度传感器、电荷放大器、ＹＤ２８－Ａ型动态电阻应变仪、DRVI虚拟仪器、计算机。二、实验内容和步骤1、利用金属材料的特性，将非电量的变化转换成电量的变化，应变测量的转换元件为应变片，用粘结剂将应变片牢固地贴在试件上，当被测试件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在试件上的应变片也发生相应变化，应变片的电阻值也随着发生了变化，这样就把机械量——变形，转换成电量——电阻值的变化。用灵敏的电阻测量仪器——电桥，测出电阻值的变化，就可以换算出相应的应变，如果这个电桥用应变来刻度，就可以直接读出应变，完

4、成非电量的电测。2、将压电式传感器固定在被测物体上，利用压电晶体材料的压电效应，将被测振动量即加速度转化为电荷量，通过电荷放大器放大，由CRAS采集与分析系统数字化采集数据，由计算机将振动波形显示记录出来。6差动变面积式电容传感器的特性测试一、实验目的1、了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。2、掌握电容式传感器的工作原理和测量方法。3、掌握电容式传感器的测量电路的构成和原理。二、实验原理电容式传感器有多种型式，本仪器中是差动平行变面积式。传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组定片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，

5、成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为Cx1，下层定片与动片形成的电容定为Cx2，当将Cx1和Cx2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移X有关。三、主要仪器及耗材电容传感器、电容变换器（或电容放大器）、差动放大器、低通滤波器、电压表、测微头。四、实验内容和步骤1、差动放大器调零。按图5接线，电容变换器和差动放大器的增益适中。图5电容式传感器实验电路图2、装上测微仪，带动振动台位移，使电容动片位于两定片之间，此时差动放大器输出为零。3、以此为起点，向上和向下位移电容动片，每次0.5mm，直至动片与一组静片全部重合为止。记录数据

6、，分别填入表1、表2中。一、数据处理与分析1、根据表中所测数据计算灵敏度S，并分析非线性误差，说明误差产生的原因。。2、在坐标纸上描出X-V关系曲线。二、实验注意事项1、实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短接插线，以避免引入干扰。2、接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3、稳压电源不要对地短路。所有单元电路的地均须与电源地相连。4、电容动片与两定片之间的片间距离须相等，必要时可稍做调整。位移或振动时均应避免擦片现象，否则会造成输出信号突变。5、如果差动放大器输出跳动幅度或者输出幅值较大，请将电容变换器增益进一

7、步减小。6、电容变换器1、2为差动电容输入，3为输出。三、思考题1、为什么要采用差动电容结构？2、观察差动电容传感器，试推导覆盖面积而变化的表达式。（设差动电容分别为C1、C2）3、在测量数据时，测微头向上和向下移动时，电路的输出有何不同？输入输出关系曲线是否重合？为什么？5螺管型差动变压器式电感传感器的性能与位移测量一、实验目的1、了解差动变压器的基本结构及工作原理，验证差动变压器的基本特性。2、了解差动变压器零点残余电压产生的原因及补偿方法；3、掌握差动变压器测量系统的组成和标定方法。4、掌握位移量的测量方法。二、实验原理电感式传感器