压电式传感器测振动实验报告_1

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机械振动实验报告

《机械振动基础》实验报告（2015年春季学期）姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化报告提交日期 2015.05.07哈尔滨工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容：(1)实验名称(2)实验器材(3)实验原理(4)实验过程(5)实验结果及分析(6)认识体会、意见与建议等2.正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：。

5.此页不得删除。

评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析二、实验器材1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 一套2、激振器一套3、加速度传感器一只4、电荷放大器一台5、信号发生器一台6、示波器一台7、电脑一台8、NI9215数据采集测试软件一套9、NI9215数据采集卡一套三、实验原理信号发生器发出简谐振动信号，经过功率放大器放大，将简谐激励信号施加到电磁激振器上，电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。

压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上，可以观测悬臂梁的振动情况；另一方面，加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上，将加速度传感器与电荷放大器连接，将电荷放大器与数据采集系统连接，并将数据采集系统连接到计算机（PC机）上，操作NI9215数据采集测试软件，得到机械系统的振动响应变化曲线，可以观测电磁激振器的振动信号，并与信号发生器的激励信号作对比。

实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。

电荷放大器的内部等效电路如图1所示。

q图1 加速度传感器经电荷放大的等效电路压电悬臂梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图2所示，实验连接图如图3所示。

图2 简谐振动振幅与频率测量原理图图3 实验连接图四、实验过程打开所有仪器电源，将DG-1022型信号发生器的幅值旋钮调至最小，采用正弦激励信号， DHF-2型电荷放大器设置为100mv/UNIT （YD64-310型加速度计的标定电荷灵敏度为13.2PC/ms-2，本实验中将电荷放大器的灵敏度人工设定为132PC/ms-2，并且增益调至10mV/Unit档，则该设定下电荷放大器的总增益为100mV/Unit。

传感器实验

实验一（1）金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=ε为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压UO14/εEK =。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。

关闭主控箱电源。

图1-1 应变式传感器安装示意图3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，接上桥路电源±4V （从主控箱引入）如图1-2所示。

检查接线无误后，合上主控箱电源开关。

调节Rw 1，使数显表显示为零。

压电传感器的动态响应实验

压电传感器的动态响应实验压电传感器是一种常见的传感器，它利用压电效应来测量力、压力、加速度等物理量。

它的优点包括高灵敏度、快速响应、结构简单等。

在动态响应实验中，我们需要考虑压电传感器的频率响应，因为这关系到它能否正确地测量快速变化的物理量。

以下是一篇关于压电传感器动态响应实验的实验报告。

一、实验目的本实验的目的是探究压电传感器的动态响应特性，了解其在不同频率和振幅下的输出信号表现，以便在实际应用中选择合适的压电传感器，并确保测量结果的准确性。

二、实验原理压电传感器的工作原理是基于压电效应。

当压电传感器受到外力作用时，其内部晶体会发生形变，导致晶体内部电荷分布发生变化，从而产生电信号。

这个电信号与所受外力成正比。

在动态响应实验中，我们通常采用振动台对传感器施加正弦波形的外力，并测量其输出信号。

三、实验步骤1.准备实验器材：压电传感器、振动台、信号发生器、示波器、计算机等。

2.将压电传感器连接到振动台上，确保连接稳定且无松动。

3.通过信号发生器产生不同频率和振幅的正弦波形信号，输入到振动台上，使压电传感器受到不同程度的外力作用。

4.通过示波器实时监测压电传感器的输出信号，并将数据传输到计算机进行记录和分析。

5.重复步骤3和4，进行多次实验，以获取压电传感器在不同条件下的输出信号表现。

6.对实验数据进行整理和分析，绘制压电传感器的频率响应曲线和幅值响应曲线。

四、实验结果及分析1.实验数据整理在实验过程中，我们记录了不同频率和振幅下的压电传感器的输出信号数据。

以下是部分实验数据的表格：根据实验数据，我们绘制了压电传感器的频率响应曲线和幅值响应曲线。

从频率响应曲线中可以看出，随着频率的增加，压电传感器的输出信号逐渐减小。

这主要是因为高频信号会导致传感器的谐振频率发生变化，从而影响其灵敏度和响应速度。

在低频范围内，传感器的输出信号受频率影响较小，因此适用于低频测量。

幅值响应曲线则显示了压电传感器在不同振幅下的输出信号表现。

压电式传感器测振动实验报告_1

( 实验报告)姓名：____________________单位：____________________日期：____________________编号：YB-BH-004578压电式传感器测振动实验报告Experimental report on vibration measurement with piezoelectric压电式传感器测振动实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

传感器检测实验报告

一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。

2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。

3. 通过实验，验证传感器检测的准确性和可靠性。

4. 培养动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。

本实验主要涉及以下几种传感器：1. 电阻应变式传感器：利用应变片将应变转换为电阻变化，从而测量应变。

2. 电感式传感器：利用线圈的自感或互感变化，将物理量转换为电感变化，从而测量物理量。

3. 电容传感器：利用电容的变化，将物理量转换为电容变化，从而测量物理量。

4. 压电式传感器：利用压电效应，将物理量转换为电荷变化，从而测量物理量。

三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。

（4）分析应变值和电压值之间的关系，验证电阻应变式传感器的检测原理。

2. 电感式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。

（4）分析电感值和电压值之间的关系，验证电感式传感器的检测原理。

3. 电容传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。

（4）分析电容值和电压值之间的关系，验证电容传感器检测原理。

4. 压电式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

振动测试作业报告

振动测试技术期末总结学号：班级：建筑与土木工程（1504班）姓名：杨允宁2016年4月27日目录1 振动测试概述 (1)1.1 振动的分类： (1)1.1.1 按自由度分类： (1)1.1.2 按激励类型分类： (1)1.1.3 振动规律分类： (1)1.1.4 按振动方程分类： (1)1.2 振动基本参量表示方法： (2)1.2.1 振幅(u)： (2)1.2.2 周期(T)/频率(f)： (2)1.2.3 相位( )： (2)1.2.4 临界阻尼（C cr） (2)1.2.5 结构的阻尼系数（c）： (2)1.2.6 对数衰减率（δ）： (3)1.3 振动测试仪器分类及配套使用: (3)1.3.1 振动测试仪器分类 (3)1.3.2 振动测试仪器配套使用: (4)1.4 窗函数的分类及用途 (5)1.4.1 矩形窗（Rectangular窗）： (5)1.4.2 三角窗（Bartlett或Fejer窗）： (5)1.4.3 汉宁窗（Hanning窗）： (5)1.4.4 海明窗（Hamming窗） (6)1.4.5 高斯窗（Gauss窗） (6)1.5 信号采集及分析过程中出现的问题及解决方法 (7)1.5.1 信号采集和分析过程中出现的问题 (7)1.5.2 解决方法 (7)2 惯性式速度型与加速度型传感器 (8)2.1 惯性式传感器的分类： (8)2.2 常用加速度计传感器的工作原理及力学模型： (8)2.2.1 电动式（磁电式）传感器： (8)2.2.2 压电式传感器： (9)2.3 非惯性传感器： (11)2.3.1 电涡流式传感器: (11)2.3.2 参量型传感器: (11)3 振动特性参数的常用量测方法 (11)3.1 简谐振动频率的量测： (12)3.1.1 李萨（Lissajous）如图形比较法： (12)3.1.2 录波比较法： (12)3.1.3 直接测频法： (12)3.2 机械系统固有频率的测量 (13)3.2.1 自由振动法： (13)3.2.2 强迫振动法： (13)3.3 简谐振幅值测量 (13)3.3.1 指针式电压表直读法： (13)3.3.2 数字式电压表直读法 (13)3.3.3 光学法 (14)3.4 同频简谐振动相位差的测量 (14)3.4.1 示波器测量法 (14)3.4.2 相位计直接测量法 (14)3.5 衰减系数测量 (14)4 振动测试及动载测试实验报告 (15)4.1 振动测试实验报告 (15)4.1.1 测量梁模型一阶振型的数据处理 (15)4.1.2 模态分析 (17)4.2 动应变实验报告 (18)4.2.1 测量梁模型的数据处理 (18)4.2.2 模态分析 (21)5 概念 (21)5.1 功率谱 (21)5.2 相关函数 (22)5.2.1 自相关函数 (23)5.2.2 互相关函数 (23)5.3 相干函数 (24)5.4 传递函数 (24)6 模态分析 (25)6.1 基本概念 (25)6.2 方法分类和理解 (26)6.2.1 频域法 (26)6.2.2 时域法 (26)6.2.3 时频法 (27)1振动测试概述1.1振动的分类：1.1.1按自由度分类：单自由度系统振动（结构只有一个质点体系）；多自由度系统振动（结构具有一个以上的质点体系）。

振动传感器的实训报告

一、实训目的通过本次实训，了解振动传感器的原理、结构、工作原理和性能特点，掌握振动传感器的安装、调试和维修方法，提高对振动传感器在实际工程中的应用能力。

二、实训内容1. 振动传感器原理与结构（1）振动传感器原理：振动传感器是一种将振动信号转换为电信号的装置，主要利用压电效应、电磁感应等原理实现。

压电式振动传感器通过振动引起压电元件产生电荷，从而实现振动信号的转换。

（2）振动传感器结构：振动传感器主要由敏感元件、放大电路、信号处理电路、输出电路等组成。

2. 振动传感器性能特点（1）频率响应范围宽：振动传感器能够检测从低频到高频的振动信号。

（2）灵敏度较高：振动传感器对微小振动信号的检测能力强。

（3）抗干扰性能好：振动传感器具有良好的抗电磁干扰、抗温度漂移等性能。

3. 振动传感器安装与调试（1）安装：振动传感器安装位置应根据检测对象和检测要求确定。

通常，振动传感器应安装在设备轴承、振动源或振动敏感部位。

（2）调试：振动传感器安装后，需要进行调试，包括校准、滤波、放大等。

4. 振动传感器维修（1）检查：定期检查振动传感器的性能，如灵敏度、频率响应等。

（2）清洗：清洁振动传感器，去除灰尘、油污等。

（3）更换：更换损坏的部件，如压电元件、电缆等。

三、实训过程1. 实验准备（1）实验器材：振动传感器、信号发生器、示波器、数据采集卡等。

（2）实验环境：实验室、振动台等。

2. 实验步骤（1）安装振动传感器：将振动传感器安装在振动台上，确保传感器安装牢固。

（2）连接信号线：将振动传感器的信号线与数据采集卡连接。

（3）设置参数：在数据采集卡上设置采样频率、滤波器参数等。

（4）进行实验：启动信号发生器，使振动台产生振动，观察示波器波形，记录数据。

（5）数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出振动传感器的性能指标。

3. 实验结果与分析（1）实验数据：通过实验，得到了振动传感器的灵敏度、频率响应等性能指标。

（2）结果分析：根据实验数据，分析了振动传感器的性能特点，如频率响应范围宽、灵敏度高等。

传感器实验实习报告

一、实习背景随着科技的不断发展，传感器在各个领域得到了广泛的应用。

为了更好地了解传感器的原理和应用，提高自己的实践能力，我参加了本次传感器实验实习。

通过本次实习，我对传感器的原理、结构、工作方式及在实际应用中的重要作用有了更深入的认识。

二、实习目的1. 了解传感器的基本原理、分类、结构和工作方式。

2. 掌握传感器实验的基本操作方法和技巧。

3. 通过实验验证传感器的性能，提高自己的实践能力。

4. 了解传感器在实际应用中的重要作用。

三、实习内容本次实习主要分为以下几个部分：1. 传感器基本原理学习首先，我们学习了传感器的定义、分类、工作原理和性能指标。

传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的装置，它具有测量精度高、响应速度快、便于自动控制等优点。

传感器按照其工作原理可以分为电阻式、电容式、电感式、压电式等。

2. 传感器实验操作（1）电阻应变式传感器实验实验目的：了解电阻应变式传感器的结构、工作原理，掌握电桥测量应变片电阻的微小变化，进而测定悬臂梁的应变。

实验步骤：① 搭建惠斯通电桥，将电阻应变片接入电桥中；② 对悬臂梁施加微小形变，观察应变片电阻的变化；③ 通过电桥测量应变片电阻的微小变化，计算悬臂梁的应变。

（2）压电式传感器实验实验目的：了解压电式传感器的测量振动的原理和方法。

实验步骤：① 将压电传感器安装在振动台上；② 通过低频振荡器产生振动信号，接入振动台；③ 观察压电传感器输出信号的变化，分析振动信号的特点。

3. 传感器性能测试（1）灵敏度测试测试方法：通过改变输入信号的大小，观察输出信号的变化，计算灵敏度。

（2）线性度测试测试方法：在一定的输入范围内，分别测量输出信号，绘制输出信号与输入信号的关系曲线，分析线性度。

（3）频率响应测试测试方法：在一定的频率范围内，分别测量输出信号，绘制输出信号与频率的关系曲线，分析频率响应。

四、实习总结通过本次传感器实验实习，我收获颇丰。

以下是我对本次实习的总结：1. 深入了解了传感器的原理、分类、结构和工作方式。

振动传感器校准实验

b. 用力锤敲击某点，在数字存储示波器中观察力脉冲的时间历程。记录力的电压值并根据所设定的参数计算出力的大小；然后改用不同的力度及换用不同的锤帽敲击；分别观察并记录数据。将结果填入下表中
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力传感器序列号
电荷放大器放大倍数
锤帽
测试电压值换算冲击力值
（V）
（N）
灵敏度 PC / N
4. 调整第一通道“伏/格”为1.00V（屏幕左下角显示，
“秒/格”为25ms(屏幕下中显示）；
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六、注意事项
1. 拔插传感器导线时，一定要关闭仪器电源，否则容易将放大器输入端烧毁。
2. 调节各输出旋钮时要缓慢，调节过程中应
随时观察仪器是否有异常情况，如有异常应立即关闭仪器电源。
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1. 压电型加速度传感器
压电式加速度传感器最常见的类型有三种，即中
心压缩型、剪切型和三角剪切型。中心压缩型压电加
速度传感器的敏感元件由两个压电晶体片组成，其上
放有一重金属制成的惯性质量块，用一预紧硬弹簧板
将惯性质量块和压电元件片压紧在基座上。整个组件
就构成了一个惯性传感器（见图1）。为了使加速度
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图2
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电涡流传感器的工作原理如图2所示。
当通有交变电流i的线圈靠近导体表面时，
由于交变磁场的作用，在导体表面层就感
生电动势，并产生闭合环流ie，称为电涡
流。电涡流传感器中有一线圈，当给传感
器线圈通以高频激励电流i时，其周围就产
生一高频交变磁场。当被测的导体靠近传
感器线圈时，由于受到高频交变磁场的作
3. 记录测试数据时应待仪器显示稳定后再读数，并能分析并剔除测试结果的异常数据。

【实验报告】压电式传感器测振动实验报告

压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。

4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。

5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。

传感器实验

实验一（1）金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

单臂电桥输出电压U O14/εEK =。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

关闭主控箱电源。

检查接线无误后，合上主控箱电源开关。

调节Rw 1，使数显表显示为零。

压电式传感器实验报告

压电式传感器实验报告压电式传感器实验报告引言压电式传感器是一种常见的传感器类型，利用压电效应来测量物理量。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，探索压电式传感器的工作原理和应用。

实验目的1. 了解压电效应的基本原理；2. 掌握压电式传感器的工作原理；3. 学习使用实验仪器和测量设备；4. 分析压电式传感器在不同应用场景下的特点和限制。

实验器材与方法1. 实验器材：压电式传感器、信号放大器、示波器、电源等；2. 实验方法：将压电式传感器与信号放大器和示波器连接，通过施加外力或改变环境条件，观察传感器输出信号的变化。

实验过程与结果1. 实验一：压力测量将压电式传感器连接到信号放大器和示波器，施加不同的压力到传感器上，并记录示波器上的输出信号。

结果显示，当施加压力时，传感器输出的电压信号随之增加，表明压电式传感器能够准确测量外部压力。

2. 实验二：温度测量将压电式传感器暴露在不同温度环境下，记录示波器上的输出信号。

结果显示，传感器输出的电压信号随温度的升高而增加，说明压电式传感器对温度变化敏感，并可用于温度测量。

3. 实验三：振动测量将压电式传感器固定在振动源上，记录示波器上的输出信号。

结果显示，传感器输出的电压信号随振动频率和振幅的变化而变化，表明压电式传感器能够测量振动的特征。

讨论与分析1. 压电效应是压电式传感器工作的基础，其原理是施加压力或改变温度会使压电材料产生电荷分离和极化，进而产生电压信号。

2. 压电式传感器的优点包括高灵敏度、快速响应和广泛的应用领域。

然而，它也存在一些限制，如温度和湿度对传感器性能的影响，以及易受机械冲击和振动的干扰。

3. 在实际应用中，压电式传感器可用于压力、温度、振动等物理量的测量，如工业自动化、医疗设备、环境监测等领域。

结论通过本实验，我们深入了解了压电式传感器的工作原理和应用。

压电式传感器具有广泛的应用前景，但在实际使用中需要考虑其特点和限制。

通过进一步的研究和改进，可以提高压电式传感器的性能和可靠性，推动其在各个领域的应用。

传感器检测技术实验报告

《传感器与检测技术》实验报告姓名：学号：院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员：评定成绩：审阅教师：传感器第一次实验实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。

二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。

电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=∆为电阻丝长度相对变化。

三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四、实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。

2. 放大器输出调零。

3. 电桥调零。

4. 应变片单臂电桥实验。

上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。

系统灵敏度(即直线斜率)，非线性误差= =五、思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。

答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。

实验三金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点二、基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。

当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压3o U EK ε=。

其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。

三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四、实验步骤1.根据接线示意图安装接线。

2.放大器输出调零。

3.电桥调零。

4.应变片全桥实验跟理论存在误差。

压电振动能量收集器仿真-COMSOL实验报告1

压电振动能量收集器仿真-COMSOL实验报告1实验：压电振动能量收集器仿真⼀．实验⽬的1.利⽤COMSOL仿真压电振动能量收集器，观察电势分布以及应⼒分布；2.通过频率分析得出共振频率，并分析在此频率附近的负载电阻、加速度变化导致的装置能量、动量、储能变化。

⼆．实验原理微型发电机组和⽆线发电系统的发展引起了⼈们对低功率电⼦技术的极⼤兴趣。

通常，这些设备⽤于为传感器和⽆线通信系统供电，从⽽使独⽴的“⽆线传感器”能够廉价部署。

通常，⽆线传感器在较长的时间内间歇性地进⾏测量，通过⽆线链路向其他传感器报告，并最终向基站报告，该基站记录所有部署传感器的读数（创建“⽆线传感器⽹络”）。

这个模型分析了⼀个简单的“地震”能量采集器，它被设计成从发⽣的局部加速度变化中产⽣电能。

例如，当⽆线传感器安装在振动机械上时。

该模型分析的能量采集器由压电双晶⽚组成，压电双晶⽚⼀端固定在振动机械上，另⼀端安装有验证质量。

下图显⽰了设备的⼏何结构。

动⼒收割机由⼀个压电双晶⽚组成，压电双晶⽚⼀端夹紧，另⼀端安装验证质量。

双晶⽚内嵌⼊⼀个接地电极（与梁的中性⾯⼀致），悬臂梁的外表⾯上有两个电极。

这种结构确保了外部电极上感应到相同的电压，即使中性层上下的应⼒符号相反。

由于夹具安装在⼀个振动机械上，所以在振动参考系中对装置进⾏分析（在COMSOL中，通过施加正弦体载荷进⾏建模）。

三．实验主要步骤或操作要点1.选择模型因为压电振动能量收集器可以看作在⼀个平⾯上，所以选择⼆维模型。

绘制模型：利⽤简单的⼏何模型、画线、倒⾓、取并集操作绘制⼆维平⾯图形。

2.参数、材料、电场仿真设置2.1设置全局参数2.2材料选择这⾥选择了两种材料：1. Lead Zirconate Titanate (PZT-5A)。

2. Structural steel2.3场条件设置本实验选择了固体⼒学中的压电场，还有⼀外界电路：2.3.1固体⼒学设置在材料阻尼⽅⾯，进⾏了线弹性材料的阻尼设置以及压电材料的机械阻尼设置：添加了体载荷设置以及固定约束：2.32静电场设置进⾏了零电荷的边界选择以及初始电势为0的域选择：电荷守恒的域选择：最后为了与外电路相连接，设置了电路的接地与终端：2.3.3电路设置添加了负载电阻以及设置了终端：2.3.4⽹格设置考虑到计算机的运算时间以及⽹格的密度，选择⾃由三⾓形⽹格：四．实验数据1.频域研究：扫描范围为62到80Hz，⽆辅助扫描。

压电式传感器测量振动实验数据

压电式传感器测量振动实验数据压电式传感器是一种常用的测量振动的传感器，其基本原理是利用压电效应将机械振动转化为电信号输出。

在实验中，通过采集压电式传感器的输出信号，可以获取到被测振动的相关参数，如振幅、频率、相位等。

本文将介绍使用压电式传感器测量振动的实验流程及注意事项。

实验仪器及材料：压电式传感器、信号放大器、数据采集卡、计算机、振动源（如振动台、振动器等）实验步骤：1.搭建实验装置：将振动源（如振动台）固定在实验台上，将压电式传感器固定在振动源上方，使其与振动方向垂直，并将信号放大器连接在传感器输出端口。

2.调整信号放大器：根据传感器的特性曲线调整信号放大器的增益和偏置，使其输出信号达到最佳的线性关系。

3.采集数据：利用数据采集卡将信号放大器的输出信号采集下来，并通过计算机进行数据处理和分析。

4.分析实验数据：根据采集到的数据，计算振动的相关参数，如振幅、频率、相位等，并进行图表展示。

实验注意事项：1.传感器的安装位置应尽量靠近振动源，以保证测量数据的准确性。

2.信号放大器的增益和偏置应根据传感器的特性曲线进行调整，避免输出信号过于弱或过于强。

3.数据采集卡的采样率应足够高，以避免数据采集不全或失真。

4.在采集数据时，应尽量减少外界干扰，如避免周围环境的振动和电磁干扰等。

5.数据分析时，应注意数据的可靠性和准确性，并进行充分的统计和分析，以便得到更加准确的结论。

总结：通过使用压电式传感器测量振动的实验，我们可以了解到传感器的基本原理和特性，并通过实验数据分析得到振动的相关参数。

在实际应用中，压电式传感器广泛应用于振动监测、结构健康检测、机械故障诊断等领域，具有重要的应用价值。

振动测量的实验报告

振动测量的实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过使用振动传感器对不同振动源进行测量，了解振动信号的特点和测量方法，掌握实际振动信号的处理和分析技巧。

2. 实验装置和原理实验装置由振动传感器、信号调理器和示波器组成。

振动传感器可以将物体的振动信号转化为电信号；信号调理器可以对电信号进行放大和滤波处理；示波器可以将电信号转化为可视化的波形图。

振动信号的频率可以通过示波器的设置进行调整，以便观察不同频率下的振动信号。

3. 实验步骤1. 将振动传感器固定在实验台上，并接上信号调理器。

2. 将示波器与信号调理器连接，确保信号传输畅通。

3. 打开示波器，在示波器上设置合适的时间基和电压基准，以确保波形信号清晰可见。

4. 将振动传感器放置在不同的振动源旁边，观察示波器上所显示的振动信号波形。

5. 改变示波器的设置，调整不同的频率，观察波形信号的变化。

4. 实验数据记录与分析在实验中，我们观察到了来自不同振动源的振动信号，并记录了对应的波形数据。

通过对波形数据的分析，我们得到了以下结论：1. 振动信号的幅值和频率之间存在一定关系，随着频率的增加，波形信号的幅值减小。

2. 振动信号的频率越高，波形信号越接近正弦波。

3. 不同振动源产生的振动信号具有不同的频率特征，可以通过观察波形图来比较不同振动源之间的差异。

5. 实验结果讨论本次实验通过振动传感器测量了不同振动源产生的振动信号，并对波形信号进行了观察和分析。

实验结果表明振动信号的幅值和频率存在一定的关系，并且不同振动源产生的振动信号具有不同的频率特征。

这些结果对于振动信号的处理和分析具有一定的参考价值。

6. 实验总结通过本次实验，我们掌握了振动测量的基本原理和方法，并通过实际操作对振动信号的特点和测量方法有了更深入的了解。

实验结果和数据分析验证了振动信号的特性，并对实际振动信号的处理提供了指导。

在今后的研究和工程应用中，振动测量将具有重要的应用价值。

压电式传感器测振动实验

压电式传感器测量振动实验一、实验目的：1、了解压电式传感器结构及其特点；2、了解压电式传感器测量电路的组成方式和测量振动的方法。

二、基本原理：压电式传感器是一和典型的发电型传感器，其传感元件是压电材料，它以压电材料的压电效应为转换机理实现力到电量的转换。

压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。

1、压电效应：一些离子型晶体的电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。

即：在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面（极化面）上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D（在MKS 单位制中即电荷密度σ）与外应力张量T 成正比。

当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。

这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。

具有压电效应的材料称为压电材料，常见的压电材料有两类压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；人工多晶体压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等。

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。

其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。

由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。

而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。

磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

2、压电式加速度传感器图4-1 是本实验仪上所有的压电式加速度传感器的结构图。

压电式传感器实验报告

压电式传感器实验报告压电式传感器实验报告引言：压电式传感器是一种常用的传感器，利用压电效应将压力、力或加速度等物理量转换为电信号。

本实验旨在通过实际操作，了解压电式传感器的工作原理、特性及应用，并通过实验数据分析，探讨其在工程领域中的应用前景。

实验装置与步骤：实验装置包括压电式传感器、信号放大电路、数据采集卡和计算机等。

首先，将压电式传感器连接至信号放大电路，再将信号放大电路与数据采集卡相连，最后将数据采集卡连接至计算机。

在实验过程中，需要注意保持实验环境的稳定，避免外界干扰。

实验一：压电式传感器的特性测试在此实验中，我们将测试压电式传感器的灵敏度、频率响应和线性度等特性。

首先，将压电式传感器固定在测试台上，然后通过施加不同大小的压力来模拟实际应用中的不同工况。

同时，通过改变施加压力的频率，测试传感器的频率响应特性。

最后，记录并分析实验数据，得出传感器的灵敏度和线性度等参数。

实验二：压电式传感器在振动测量中的应用压电式传感器在振动测量中有着广泛的应用。

在此实验中，我们将利用压电式传感器测量不同振动源的振动信号，并通过数据采集卡将信号传输至计算机进行分析。

通过对振动信号的频谱分析，我们可以了解振动源的频率成分及其强度，从而为工程设计提供参考依据。

实验三：压电式传感器在压力测量中的应用压电式传感器在压力测量中也有着重要的应用。

在此实验中，我们将利用压电式传感器测量不同压力下的电信号，并通过数据采集卡将信号传输至计算机进行分析。

通过对压力信号的变化趋势进行分析，我们可以了解被测对象的压力状态及其变化规律，从而为工程设计提供参考依据。

实验结果与分析：通过实验数据的分析，我们可以得出压电式传感器的灵敏度、频率响应、线性度等参数。

同时，我们还可以通过对振动信号和压力信号的分析，了解被测对象的振动状态和压力状态。

这些分析结果对于工程设计和故障诊断等领域具有重要的参考价值。

结论：压电式传感器是一种常用的传感器，具有灵敏度高、频率响应广、线性度好等优点。

振动传感器的建模与仿真实验报告

振动传感器的建模与仿真实验报告振动传感器是一种能够将机械振动信号转换为电信号的传感器。

在工业生产中，振动传感器被广泛应用于机械设备故障诊断、结构健康监测等领域。

为了更好地了解振动传感器的工作原理和特性，本文将介绍振动传感器的建模与仿真实验。

1. 振动传感器的建模振动传感器主要由质量块、弹簧和电感组成。

当被测物体发生振动时，传感器的质量块会随之振动，弹簧将其振动转化为相应的压电信号，最终通过电感产生电压信号输出。

为了建立振动传感器的数学模型，可以采用质点弹簧系统的方法进行建模。

假设振动传感器的质量为m，弹簧的劲度系数为k，位移为x，则振动传感器的振动方程可以表示为：mx''+kx=0其中，x''表示位移的二阶导数。

由于振动传感器的弹簧是非线性的，因此在建模时需要考虑弹簧的非线性特性，可以采用等效线性化的方法进行处理。

2. 振动传感器的仿真实验为了验证振动传感器的性能和特性，可以采用仿真实验的方法进行研究。

在仿真实验中，可以使用MATLAB等工具进行模拟，模拟振动传感器的输出信号，并对其进行分析和处理。

在仿真实验中，首先需要确定振动传感器的参数，包括质量、弹簧劲度系数等。

然后，可以通过输入模拟信号的方法，模拟被测物体的振动信号，并将其输入到振动传感器中，模拟传感器的输出信号。

在仿真实验中，可以对振动传感器的输出信号进行频率分析、时域分析等，以了解传感器的频率响应、灵敏度、分辨率等性能指标。

同时，还可以通过改变传感器的参数，如质量、弹簧劲度系数等，来研究传感器的特性和性能。

通过振动传感器的建模与仿真实验，可以更深入地了解振动传感器的工作原理和特性，为其在工业生产中的应用提供理论和技术支持。