测试技术实验报告

f测 f 0 100% 进行数据处理如下： f0
当 L1=20cm 时， f0
f测 f 0 82.200 103.52 100% 100% 20.6% f0 103.52
f测 f 0 52.990 71.89 100% 100% 26.3% f0 71.89 f f0 43.590 52.82 100% 100% 17.5% 当 L1=20cm 时， f0 测 f0 52.82
平均值 （V） 2.147 2.400 2.649 2.901 3.148 2.898 2.646 2.396 2.147
U=f(P) （V） 2.147 2.397 2.648 2.898 3.148 2.898 2.648 2.397 2.147
2
6)画出标定曲线：
传感器标定曲线 5
4
传 感 器 输 出 信 号 （ V）
1
实验一 电阻应变式传感器应用
一、实验目的与要求
1.了解布片组桥方法 2.掌握传感器静态标定方法 3.掌握直流放大器的应用方法 4.掌握对传感器进行精度分析的方法 5.学会利用应变式传感器称重
二、实验仪器及装置
1．万用表 2．直流放大器（带供桥稳压电源） 3．悬臂梁实验台 4. 砝码 5. 被称重试件
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五、实验数据处理与分析
1.实验与理论结果对比,分析误差原因 填写理论值与实验值比较表 表 2-2 理论值与实验值比较表 长度(cm) 频率（Hz） L2=24 理论值 实际值 103.52 82.200 71.89 52.990 L3=28 52.82 43.590
利用相对测量误差公式： f0
线性度
Lm 0.003 100% 100% 0.3% F .S. yFS 3.148 2.147
4
7.3 传感器（回程误差）
载荷 P(kg) 0 0.5 1.0 1.5 2.0
输出电压 U（V） 第一次 2.147 2.403 2.650 2.905 3.155 第二次 2.154 2.401 2.651 2.900 3.147 第三次 2.141 2.397 2.647 2.898 3.142
载荷 P(kg) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0
输出电压 U（V） 第一次 2.147 2.403 2.650 2.905 3.155 2.902 2.647 2.398 2.150 第二次 2.154 2.401 2.651 2.900 3.147 2.898 2.650 2.396 2.146 第三次 2.141 2.397 2.647 2.898 3.142 2.893 2.641 2.393 2.144
测试技术实验报告
题目 班级 姓名 学号
测试技术验 机自 1103 班 孟齐志 41140086
北京科技大学 2014 年 05 月 31 日
目
录
实验一 电阻应变式传感器应用 ....................................................1 实验二 悬臂梁动态参数测试 ........................................................8 实验三 电涡流传感器测量位移实验 ..........................................13 实验四 磁电式传感器测转速实验 ..............................................25
当被测试件处于稳态振动状态后肉眼观察幅值之间的相对大小， 观察不同频率下
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幅值的最大值并记录此时的激励力频率，即为系统固有频率。 2） 画出所设计的测试系统框图； 由实验原理知本实验测试系统框图如下：
3）写出在该测试系统中选用的测试仪器及设备的名称、作用及工作原理； 1．信号发生器 ：产生频率为 20Hz～200kHz 的正弦信号（低频） 。 2．功率放大器 ：对信号进行功率放大。 3．激振器 ：附加于机械设备上利用机械振动在机械和设备上产生激励力。 4．压电式加速度计：利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时， 质量块加在压电元件上的力也随之变化。 当被测振动频率远低于加速度计的固有频率 时，则力的变化与被测加速度成正比。 5.电荷放大器：电荷放大器由电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、 末级功放、电源几部分组成，可以实现将微弱电荷信号放大输出的作用。 6.示波器：示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究 各种电现象的变化过程。 工作原理是利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反 映加在示波器 Y 偏转极板上的电压最大值的相对大小， 从而反映出电磁感应中所产生 的交变电动势的最大值的大小。 4）使用这些仪器及设备应注意哪些问题? 1.激振器顶杆应在红线内； 2.改变 L 时，需将激振器先松开； 3.功率放大器指针偏置不要过大（本实验小于 3 即可） ； 4 实验结束后将功率放大器“增益调节”调至最小。 除此处特别强调外，其他设备均应按照相关使用说明进行使用。
去程平均 值（V） 2.147 2.400 2.649 2.901 3.148
回程平均 值（V） 2.147 2.396 2.646 2.898 3.148
回程差 h 0 0.004 0.003 0.003 0
传感器迟滞一般用与满量程输出值的比值来表示：
其中加载与卸载的最大输出差值 h 通过观察去程与回程平均值之差来确定。即
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外伸臂长可调节成三种长度： Ll=28cm L2=24cm L3=20cm 1. 试计算三种长度下悬臂梁的一阶固有频率 f 0 试件原始数据的量测与计算 表 2-1 原始数据表 梁的几何尺 寸 (cm) L 40 b 0.5 c 5 a 1.875 E Io 材料性能

1.99 105 kgf s 2 / cm2
载荷 P(kg) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0
输出偏差
Rm
0.013 0.006 0.004 0.007 0.013 0.005 0.009 0.005 0.006
传感器重复度用同一组输出量值相互偏差的最大值与满量程输出值之比来表示： 其中偏离的差值的最大值 Rm 通过同一被测量值所对应的多次测量得到一组输出量
值相互偏离的最大差值来确定。 即 Lm max{ y20 y10 } max{ Ui U j } 0.003 (V ) 由此可得
重复度
Rm 0.013 100% 100% 1.3% F .S. yFS 3.148 2.147
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2．称重实验 试利用已标定的应变式传感器称出所给被称重试件的重量。具体要求： 1)把被称重试件放在传感器的加载挂架上，记录直流放大器输出的电压值； 实验最后， 本组成员将被称重试件放在传感器的加载挂架上记录直流放大器输出 电压为： U 输出 = 2.391 （V） 2)根据标定数据得到“输出电压值与被称重量”的关系式，利用该关系式确定被 称重试件的重量。 由数据处理结果知标定曲线： U f P 0.5005 P 2.147 知：
2.1106 kgf / cm2
5.2 102 cm4
2. 试设计一个测试系统，用实验的方法实测这三种长度下悬臂梁的一阶固有频 率 f 0 ，将实验结果填入表 2-2 与理论值对比（理论值计算参见本章附录） ，具体要求 如下： 1） 拟定实验的原理方法； 本实验对试件施加一个稳定的单一频率的正弦激振力，在试件达到稳定状态后， 测定振动响应与正弦信号的幅值比，幅值比最大则说明系统发生共振，此时激励频率 近似等于系统固有频率。 （示意如下图所示） 为了测得整个频率范围内的频率响应，必须近似无级地改变正弦激振力的频率， 这一过程称为频率扫描。频率扫描可以用手动或自动方式实现。在扫描过程中，必须 采用足够缓慢的扫描速度，以保证测试、分析仪器有足够的响应时间和使被测试件能 够处于稳态振动状态。
U=f(P) （V） 2.147 2.397 2.648 2.898 3.148 2.898 2.648 2.397 2.147
传感器线性度一般用最大线性误差与满量程输出值的比值来表示：
其中最大线性误差 Lm 通过观察标定数据的平均值与端基法直线的最大偏差来 确定。即 Lm max{ U U } 0.003 (V ) 由此可得
P F U (U 2.147) 0.5005
代入 U 输出 = 2.391 （V）得，
P F U (2.391 2.147) 0.5005 0.488Kg
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实验二 悬臂梁动态参数测试
一、实验目的
本实验主要目的是培养同学面对实际测试任务， 自己独立实施实验的能力。 要求 同学综合运用已学知识，构思自己的实验方案——如何组成测试系统；选用哪些测试 仪器及设备；在该系统中起何作用?
3
2
1
0
0
0.5
1 加 载 的 重 量 （ Kg）
1.5
2
7）数据处理。根据标定曲线确定传感器灵敏度、线性度、迟滞、重复性。 7.1 传感器灵敏度 传感器灵敏度即当被测量 x 有一个变化量 x ，引起传感器的输出发生相应的变 化量 y ，则定义灵敏度 S g 为
Sg
y x
对于标定曲线非常接近直线的传感器来说，灵敏度就是拟合直线的斜率。 故传感器灵敏度：
二、实验要求
1．测试悬臂梁的动态参数； 2．掌握传感器、激振器等常用振动测试设备的使用方法； 3．了解振动测试的基本方法和系统构成。
三、实验仪器(参考)
1．功率放大器 2．激振器 3．信号发生器 4．加速度传感器 5．电荷放大器
四、实验任务
现有一根钢板，长 L=40cm，厚 b=O.5cm，宽 c=5cm，用它做成插入端悬臂梁(如 图所示)。
Leabharlann Baidu
三、实验内容 1.标定实验
1)布片组桥：利用悬臂梁实验台，将粘贴在等强度梁上的应变片，按照一定的规则 组桥(如图所示)。
B R1 A I1
A
R2 C Uy
A
R4
I2 R3 D ＋ A U0A —
A
A
A
1
2)接线：传感器全桥的供电端 Uo 及输出端 Uy 与直流放大器的输入电缆相接，直 流放大器的输入电缆为四芯屏蔽电缆，其中两芯为供桥电源（10V） ，另外两芯传 输电桥输出电压；直流放大器的输出电缆与万用表相接，万用表的档位拨到直流 2V 档或 20V 档。 3)加载：在等强度应变梁悬臂端的加载挂架处用砝码进行加载，每次 0.5kg，由小 到大逐点递增,在加载的过程中记录砝码的重量与桥路（直流放大器）的电压输 出信号。 4)卸载： 将输入量由大到小逐点递减， 同时记录在卸载过程中砝码的重量与桥路 （直 流放大器）的电压输出信号。 5)重复加载、卸载 3 次，将所得输出—输入测试数据记录在下表。 表 1-1 传感器标定实验记录
Sg
3.14 2.17 0.5005 (V / Kg ) 2.0 0
3
7.2 传感器线性度 最大线性 误差 Lm （V） 0 0.003 0.001 0.003 0 0 0.002 0.001 0
载荷 P(kg) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0
平均值 （V） 2.147 2.400 2.649 2.901 3.148 2.898 2.646 2.396 2.147
h max{ y20 y10 } max{|U回程 U去程 |} 0.003 (V ) 由此可得
迟滞 h 0.003 100% 100% 0.3% F .S. yFS 3.148 2.147
5
7.4 传感器重复性 输出电压 U（V） 第一次 2.147 2.403 2.650 2.905 3.155 2.902 2.647 2.398 2.150 第二次 2.154 2.401 2.651 2.900 3.147 2.898 2.650 2.396 2.146 第三次 2.141 2.397 2.647 2.898 3.142 2.893 2.641 2.393 2.144