JGB测试技术基础实验报告

测试技术基础实验报告

2017年06月8日

实验一光栅传感器测位移实验

1、四倍频辨向电路的工作原理

四倍频电路是一种位置细分法，就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出，可使测量精度提高四倍。

光栅传感器输出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图l所示，用A，B 两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，标志光栅分正向与反向移动．四倍频后的信号，经计数器计数后转化为相对位置.计数过程一般有两种实现方法：一是由微处理器内部定时计数器实现计数；二是由可逆计数器实现对正反向脉冲的计数．

①当光栅正向移动时，光栅输出的A相信号的相位超前B相90，则在一个周期内，两相信号共有4次相对变化：00→10→11→01→00．这样,如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数，从而实现正转状态的四倍频计数．

②当光栅反向移动时，光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90，则一个周期内两相信号也有4次相对变化：00→01→11→10→00．同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次减计数，在一个周期内，共可实现4次减计数，就实现了反转。

2、四倍频辨向电路波形图

实验二：电容式、涡流式传感器的特性及应用实验

一变面积传感器实验原理及电路

实验电路框图如图2所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差动放大器后，用数字电压表显示出来。

图2 电容式传感器实验电路框图

图3 电容转换电路原理图

图4 二极管环形电桥原理图

1、根据表1实测数据，画出输入/输出特性曲线Uo=f（X)，并且计算灵敏度和

非线性误差。

表1-1变面积电容传感器实测数据记录表

输入/输出特性曲线

由表一数据及所绘制的X-Uo曲线可得电容传感器的系统灵敏度即曲线的斜率；曲线拟合直线方程为Uo=0.0698 X+0.0012

灵敏度计算公式为S=ΔUo/ΔX=-0.0698v/mm

由所得X-Uo函数表达式及所测的实验数据用excel计算出各点误差如表1-2所示，可得输出V的最大误差ΔU=0.01613v.

非线性误差δ=最大误差ΔV/满量程输出FSu=0.081%

表1-2电容传感器位移与输出电压值及各点误差值

二差动式电容传感器实验原理及电路

实验电路图如图5所示。与变面积式电容实验不同之处在于，该实验接入电容转换电路的两个电容为可变电容，当电容传感器的动极上下移动时，两个电容器的电容量都发生变化，但方向相反，这样就构成了差动式的电容传感器。

图5 差动电容式传感器实验电路框图

根据表2实测数据，画出输入/输出特性曲线Uo=f（X)，并且计算灵敏度和非线性误差。

表2-1变差动电容传感器实测数据记录表

输入/输出特性曲线

率；曲线拟合直线方程为Uo=0.1385X-0.0029

灵敏度计算公式为S=ΔUo/ΔX=0.1385v/mm

由所得X-Uo函数表达式及所测的实验数据用excel计算出各点误差如表2-2所示，可得输出V的最大误差ΔU=0.02915v.

非线性误差δ=最大误差ΔV/满量程输出FSu=0.146%

表2-2电容传感器位移与输出电压值及各点误差值

通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，引起线圈的电感发生变化。而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。实验电路如图6所示。采用电容式三点式振荡器，用于产生高频电流，电流的大小与电感L2（及涡流传感器线圈）的大小有关，滤波后输出直流信号。

根据表3、表4和表5数据，分别画出涡流式传感器的输入/输出特性曲线Uo=f （X)，并求出拟合曲线的方程。

表3 涡流式传感器被测体为铁片时的实测数据记录

绘制曲线时，应去掉前5个点。

涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铁片）

拟合曲线方程：

Uo=f（x）=2.7561x-22.024

表4 涡流式传感器被测体为铝片时的实测数据记录

涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铝片）

拟合曲线方程：

Uo=f（x）=0.3458x+7.8718

表5 涡流式传感器被测体为铜片时的实测数据记录

涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铜片）

拟合曲线方程：

Uo=f（x）=0.0936x+10.568

思考题

1. 比较差动式和变面积式电容传感器的优劣。

差动式电容传感器灵敏度比普通变面积式电容传感器高1倍，对于外界干扰，电磁吸引力、静电引力等有一定补偿作用。

2. 涡流式传感器的量程与那些因素有关？

涡流式传感器量程与金属导体材料的电阻率，线圈匝数以及线圈与金属块距离X 等有关。

3. 转速测试中，输出频率与转速的对应关系，如何提高测试精度？

f=n*p f为频率 n 为转速 p为磁极数

增大磁极分布圆周的半径，适当增加磁极数可以提高测试精度。

实验三.切削力测量实验

1、实验目的

1）通过实验验证应力测量原理与具体实施方法。

2）通过实验初步掌握力的应变测试技术。

2、实验设备

1）SDC系列测力仪一台

2）YD-1121/4四通道应变仪一台

3）A/D卡（已置于微机内）一块

4）微机及相关配置一套

3、实验数据与图形

1).标定实验中，通过对X、Y、Z轴进行分别标定，得到如下标定系数：X=23.7208；Y=-24.7854；Z=100.5477.具体如图（1）所示。注：挂载砝码为1KG。

图（1）各轴标定实验截图

X轴