测试技术基础课程设计

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测试技术基础课程设计报告

——红外线报警器

学院:机电学院

专业:

学号:

姓名:

指导教师:

完成日期:2012 年 6 月 6 月

一、绪论

1、红外线概述

近二十年来,红外辐射技术已成为一门迅速发展的新兴技术科学。它已广泛应用于生产,科研,军事,医学等各个领域。红外辐射技术是发展测量技术、遥感技术和空间科学技术的重要手段。红外辐射俗称红外线,又称红外光,它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其他任何光线一样,也是一种客观存在的物质。

任何物体,只要它的湿度高于绝对零度,就有红外线向周围空间辐射。它的波长介于可见光和微波之间,它的波长范围大致在0.75μM~1000μM的频谱范围之内。相对应的频率大致在4x1014~3x1011Hz之间,红外线与可见光、紫外线、χ射线、γ射线和微波、无线电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱,在红外技术中,一般将红外辐射分为四个区域,即近红外区、中红外区、远红外区和极远红外区。0.77μM~3μM为近红外区,3μM~30μM为中红外区,30μM~1000μM为远红外区。这里所说的远近是指红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离。

红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高,辐射出来的红外线越多,红外辐射的能量就越强。研究发现,太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的,而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内,因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。

红外线在通过云雾等充满悬浮离子的物质时不易发生散射,有较强的穿透能力,还具有抗干扰能力强、易于产生、对环境影响小、不会干扰临近的无线电设备的特点,因而被广泛应用。目前红外发射器件(红外发光二极管)发出的是峰值波长0.88μM~0.94μM之间的近红外光,红外接收器件(光敏二极管、光敏三极管)的受光峰值波长为0.88μM~0.94μM之间,恰好与红外发光二极管的光峰值波长相匹配。

红外光具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。能全部吸收投射到它表面的红外辐射的物体称为黑体;能全部反射的物体称为镜体;能部分反射、部分吸收的物体称为灰体。严格地讲,在自然界中,不存在黑体镜体和透明体。

红外遥控的优点:

1.采用红外线发光二极管,结构简单,易于小型化,且成本底。

2.红外线调制简单,依靠调制信号编码可实现多路控制。

3.红外线不能通过阻挡物,不会产生信号串扰等误动作。

4.功率消耗小,反映速度快。

5.对环境无污染,对人、物无损害。

6.抗干扰能力强,工作可靠。

红外传感器的分类

常见红外传感器可分为热传感器和光子传感器。

(一)、热传感器

热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化,进而使有关物理参数发生相应的变化,通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射。热探测器的主要优点是相应波段宽,可以在室温下工作,使用简单。但是,热传感器相应时间较长,灵敏度较低,一般用于低频调制的场合。热传感器主要类型有:热敏传感器型,热电偶型,高莱气动型和热释放电型四种。

1.热敏电阻型传感器

热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧解而成的,热敏电阻一般制成薄片状,当红外辐射照射在热敏电阻上,其温度升高,电阻值减少。测量热敏电阻值变化的大小,即可得知入射的红外辐射的强弱,从而可以判断产生红外辐射物体的温度。

2.热电偶型传感器

热电偶是由热电功率差别较大的两种材料构成。当红外辐射到这两种金属材料构成的闭合回路的接点上时,该接点温度升高。而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度,此时,在闭合回路中将产生温差电流。同时回路中产生温差电势,温差电势的大小,反映了接点吸收红外辐射的强弱。利用温差电势现象制成的红外传感器称为热电偶型红外传感器,因其时间常数较大,相应时间较长,动态特性较差,调制频率应限制在10HZ以下。

3.莱气动型传感器

高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后,温度升高,体积增大的特性,来反映红外辐射的强弱。它有一个气室,以一个小管道与一块柔性薄片相连。薄片的背向管道一面是反射镜。气室的前面附有吸收模,它是低热容量的薄膜。红外辐射通过窗口入射到吸收模上,吸收模将吸收的热能传给气体,使气体温度升高,气压增大,从而使柔镜移动。在室的另一边,一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上,经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。当柔镜因压力变化而移动时,栅状图像与栅状光栏发生相对位移,使落到光电管上的光量发生改变,光电管的输出信号也发生变化,这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。这种传感器的特点是灵敏度高,性能稳定。但响应时间性长,结构复杂,强度较差,只适合于实验室内使用。

4.热释电型传感器

热释电型传感器是一种具有极化现象的热晶体或称“铁电体”。铁电体的极化强度(单位面积上的电荷)与温度有关。当红外线辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时,引起薄片温度升高,使其极化强度降低,表面电荷减少,这相当于释放一部分电荷,所以叫做热释电型传感器。如果将负载电阻与铁电体薄片相连,则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的大小,取决于薄片温度变化的快慢,从而反映入射的红外辐射的强弱。由此可见,热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率。当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时,传感器没有电信号输出。只有铁电体温度处于变化过程中,才有电信号输出。所以,必须对红外辐射进行调制(或称斩光),使恒定的辐射变成交变辐射,不断的引起传感器的温度变化,才能导致热释电产生,并输出交变的信号。

(二)、光子传感器

光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照射下,产生光子效应,使材料电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化,可以知道红外辐射的强弱。利用光子效应所制成的红外传感器。统称光子传感器。光子传感器的主要特点灵敏度高,响应速度快,具有较高的响应频率。但其一般须在低温下工作,探测波段较窄。按照光子传感器的工作原理,一般可分为内光电和外光电传感器两种,后者又分为光电导传感器、光生伏特传感器和光磁电传感器等三种。

1.外光电传感器(ΡΕ器件)

当光辐射在某些材料的表面上时,若入射光的光子能量足够大时,就能使材料的电子逸出表面,这种现象叫外光电效应或光电子发射效应。光电二极管、光电倍增管等便属于这种类型的电子传感器。它的响应速度比较快,一般只需几个毫微秒。但电子逸出需要较大的光子能量,只适宜于近红外辐射或可见光范围内使用。

2.光电导传感器(CP器件)

当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时,半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态,使半导体的导电率增加,这种现象叫光电导现象。利用光电导现象制成的传感器称为光导传感器,如硫化铅、硒化铅、锑化铟、碲隔汞等材料都可制光电导传感器。使用光电导传感器时,需要制冷和加一定的偏压,否则会使响应率降低,噪声大,响应波段窄,以致使红外线传感器损坏。

(1).光生伏特传感器(UΡ器件)

当红外辐射照射在某些半导体材料的PN结上时,在结内电场的作用下,自由电子移向N 区,如果PN结开路,则在PN结两端便产生一个附加电势,称为光生电动势。利用这个效应制成的传感器或PN结传感器。常用的材料为砷化铟、锑化铟、碲化汞、碲锡铅等几种。

(2).光磁电传感器(ΡΕΜ器件)

当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时,半导体材料中有些电子和空穴将向内部扩散,在扩散中若受强磁场的作用,电子与空穴则各偏向一方,因而产生开路电压,这种现象称为光磁电效应。利用此效应制成的红外传感器,叫做光磁电传感器。光磁电传感器不需致冷,响应波段可达7μM左右,时间常数小,响应速度快,不用加偏压,内阻极低,噪声小,有良好的稳定性和可靠性。但其灵敏度低,低噪声前置放大器制作困难,因而影响了使用。

2、单片机概述

89C52引脚图以及各引脚功能

VCC:供电电压。

GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。

P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL 门电流,当P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输

入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C51的一些特殊功能口,管脚备选功能

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 /INT0(外部中断0)

P3.3 /INT1(外部中断1)

P3.4 T0(记时器0外部输入)

P3.5 T1(记时器1外部输入)

P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)

RST:复位输入。

当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。

PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA / VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2:来自反向振荡器的输出。

二、红外测距工作原理及基本结构

1、红外发射接收基本器件介绍

红外线测距是利用红外光来传送控制指令信号,因此,作为红外测距中的红外光发射器件的红外发光二极管和红外光接收器件的红外光敏管,是构成红外测距系统的基本器件。(一)、红外线发射器件

1.红外线发射器件的结构与原理

红外线发射器件是最长用的为红外发光二极管,它与普通发光二极管的结构原理以及制作工艺基本相同,是只有一个PN结的半导体器件,只是所有的材料不同,制造红外发光二极管砷化钾,砷铝钾等,其中应用最多的是砷化钾。红外发光二极管一般采用环氧树脂,玻璃,塑料等封装,除白色透明材料封装外,还可见到用蓝色透明材料封装的,。红外发光二极管按发光功率的大小,可分为小功率,中功率,大功率三种。另外,红外发光二极管除顶

面发光型外,还有侧面发光型。小功率管一般采用全塑封装,也有部分是采用陶瓷底座,顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的,中大功率管一般采用带螺纹金属底座,以便安装散热片。随着发光功率得提高,相应体积的管子也增大。

2.红外发光二极管的主要参数

(1)正向工作电流if

是指红外发光二极管长期工作时,允许通过的最大平均电流,因为电流通过PN结时,要消耗一定的功率而引起管子发热,如管子长期超过if运行,会因过热而烧毁,因此,使用的最大平均正向工作电流不得超过If

(2)光功率P

是指输入到发光二极管的电功率转化为光输出功率的那一部分。光功率越大,发射距离越远。(3)峰值波长λP

是指红外发光二极管所发出近红外光中,光强最大值所对应的发光波长,在选用红外接收管时,其受光峰值波长应尽量靠近λP。

(4)反向漏电流Ir

是指管子未被反向击穿时反向电流的大小,希望它越小越好。

(5)响应时间t0

由于红外发光二极管PN结电容的存在,影响了它的工作频率。现在,红外发光二极管的相应时间一般为10?6~10?5S,最高工作频率为几十ΜΗΖ。

3.红外发光二极管使用事项及简易测试

(1)争相平均工作电流不要太大

管子的正向平均工作电流不得超过产品参数给出的工作电流。

(2)加装散热片

对中大功率管,工作电流一般较大,为了管子不因发热损坏,应根据实际使用电流的大小,考虑加装散热片。

(3)防水、防油污、防机械损伤

有些红外发光二极管在制作时管芯装在管座上,未加装帽封装,使用时要注意防水、防油污及机械损伤,如作为远距离控制,可加装聚光透镜,这样不仅可以大大提高作用距离,同时聚光透镜也是管子的一种封装保护。

(4)红外发光二极管安装方法

红外发光二极管安装在发射器上时,应有发射窗口,窗口可用红色或白色透明有机玻璃封口,以便能够透过红外线,又能防尘。当然,红外发光二极管也裸露在外。

(5)红外发光二极管测试方法

红外发光二极管测试方法非常简单,用万用表R X 1K档测量,正向电阻在30KΩ左右,反向电阻在200KΩ以上的管子是好的。反向电阻越大,漏电流越小,质量越好。若反向电阻只有几十KΩ,说明管子质量不好,但可使用。若管子的正向的反向电阻都为无穷大或为零,说明管子是废品,不能使用。

二.红外光敏二极管

1. 红外光敏二极管原理与结构

我们知道半导体具有光电效应,即用光照半导体,可使半导体的电阻率发生变化。利用半导体的光电效应可以制成光电二极管,不同的半导体材料对不同波长的入射光的响应是不同的。光敏二极管有顶面受光和侧面受光两种形式。它也是采用塑料、玻璃、环氧树脂等材料封装。

2.光敏二极管的主要参数

(1)光电流IL

是指在一定反向电压下,入射光强为某一定值时流过管子的电流。光敏二极管的光电流一般为几十μA,并与入射光强成正比。

(2)暗电流ID

是指在一定反向电压下,无光照时流过管子的电流。一般在50V反压下,ID小于0.1μA。

(3)反向工作电压UR

是指在无光照时,光敏二极管反向电流小于0.2μA-0.3μA时,允许的最高反向工作电压,一般在10V左右,最高可达几十伏。

(4)峰值波长λp

是指光敏二极管光谱响应最灵敏的波长范围,一般为0.88μM-0.94μM。

3.光敏二极管的简单测试

(1)电量测量法

一般用万用表R X 1K档,光敏二极管的正向电阻较普通二极管大些,约十几KΩ左右,反向电阻随光照变化。无光照时(用物体将管子挡住,不让光照射),反向电阻接近无穷大,说明漏电流大。管子的反向电阻至少应在500KΩ以上,有光照射时(在较强日光或灯光下),反向电阻越小越好,一般应在20KΩ以下。若有光照射时反向电阻为穷大或为零,说明管子是坏的。光敏二极管的引线较长的一根是正极。

(2)电量测量法

一般用万用表电压档0.5V或1V档测量,万用表的“+”、“-”分别与光敏二极管“+”、“-”相连,在光照下,电压表指示一般可达0.3V-0.4V,说明光敏二极管是好的。

三.红外光敏三极管

光敏二极管的光电流仅为μA级,光敏灵敏度还不够高,而光敏三极管的光

电流可达MA级,且具有较高的灵敏度。

1.

红外光敏三极管的结构与原理红外光敏三极管与普通三极管结构一样,具有两个PN结,一般基极无引线,它可以等效成一个b c结是光敏二极管的三极管。无光照时,只有很小的集电极-基极漏电流,所以光敏三极管暗电流很小。在光照时,集电极-基极的反向电流就会因光照增大很多。当三极管的电流放大系数为时,光敏三极管的光电流要比相应光敏二极管的光电流大。

2.

红外光敏三极管的主要参数

(1)最大功耗

ΡΜ是指光敏三极管能够安全工作而不致损坏的最大耗散功率,光敏三极管的最大功耗一般为几十mW~100mW。

(2)最高工作电压

是指在光照射时,在管子不被击穿的前提下集电极与发射极之间的最高工作电压,一般为10V-几十V。光电三极管的其它参数,如光电流IL暗电流ID等与光敏二极管定义相同

3.

红外光敏三极管的简单测试

(1)电阻测量法

用万用表RX1K档,首先,万用表红表笔接C极,黑表笔接E极(管子长脚为E极,短脚为C极),由于这种接法管子所加电压极性(E为“+”、C为“-”)不符合正常工作条件,因此无论是有光照还是无光照,管子两端电阻都是非常大的,一般应接近无穷大。然后将红、黑笔调换,这种接法下所加符合正常工作条件,当无光照时(用物体遮住管子,使其不受任何光照),电阻多在无穷大附近,否则认为漏电流太大。当有光照时(将管子移致强光线下),电阻应从原来的无穷大变为几百欧,至少也应有几千欧以下,否则说明管子灵敏度太底;若电阻为无穷大,说明管子是坏的。

(2)电量测量法

将光敏三极管的C极与E极之间接上10V左右的工作电压(C为“+”、E为“-”),并在回路里接上电流表,当无光照射时,电流指示为暗电流,小于0.3μA。当有光照时,电流指示光电流;一般在0.5~0.3μA之间,有的管子可达10μA。

2、红外探测器基本结构

红外探测器的实现构想

在机器人制作中,多数系统采用单一传感器进行信息采集,超声波传感器因为存在测量盲区的问题,测距范围一般在30~300cm之间;因而,在距离障碍物0~25cm之间时,超声波传感器将出现盲区。相反,红外测距传感器的探测距离较短,一般在几十厘米之内,它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的缺点。所以,在可移动机器人避障系统中我们装上红外传感器进行测距。在近距离时,红外传感器对距离信息进行测量和采集。

为了实现红外测距,在硬件设计中,我们在可移动机器人前方安装一个红外发射头与一个红外接收头,并在电路板上将红外发射驱动电路与红外接收电路ATmega16芯片的PC4、PC5口相接,并且让ATmega16芯片与RS485通讯、下载接口、键盘、报警电路与LED显示器相连接,从而构成完整的红外测距系统。

具体实现原理为红外发射驱动电路驱动发射头的红外二极管发出红外光,当红外光在遇到障碍物后反射回来,反射回来红外光由红外接收驱动电路驱动红外接收头的光敏二极管接收到,并通过电压转换,将其转换为可测量的电压值,因为红外光的强度会随距离的缩小而增强,红外接收电路转化的电压值会随之增强。又因为电压与距离成比例,通过对转换的电压的计算,我们可以知道可移动机器人与障碍物之间的距离。当可移动机器人与障碍物之间的距离达到危险范围时,由报警电路发出报警信号。

三、红外报警器的硬件设计

整个红外测距系统由单片机、最小系统、红外发射驱动电路、红外接收电路以及报警电

路组成。电路结构图如下:

单片机最小系统:

红外发射头频率探测:

由图可知红外发射头的最佳工作频率在38KHz。在40 KHz时其发射红外线的效率仅为在38KHz时的80%。

四、红外报警器软件设计

一、C语言程序设计

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit fashe=P1^0;

sbit deng=P1^2;

void delay_nus(unsigned int i) //延时:i>=12 ,i的最小延时单12 us

{

i=i/10;

while(--i);

}

void delay_nms(unsigned int n) //延时n ms

{

n=n+1;

while(--n)

delay_nus(900); //延时1ms,同时进行补偿

}

int P3_5state(void)

{

return (P1&0x02)?1:0;

}

int main(void)

{

int counter;

int irDetectRight;

P2_1=0;

while(1)

{

for(counter=0;counter<38;counter++)

{

fashe=1;

// P1_3=1;

// P3_4=1;

delay_nus(13);

fashe=0;

// P1_3=0;

// P3_4=0;

delay_nus(13);

}

irDetectRight=P3_5state();

if(!irDetectRight)

deng=1;

else

deng=0;

delay_nms(100);

}

}

二.LABVIEW设计

本次课程设计我们做的是一个简易实用的红外报警器,当前方有物体时,指示灯就会亮,反之,没有物体时,指示灯就不亮,基于这个原理,我们用labview做了这么一个程序,来使这个功能更加具体化。

在这里,当前方有障碍物时,采集到的电压信号小于4.86v,当前方没有障碍物时,电压信号大于4.86v,基于此用一个条件语句即可完成任务:从采集卡采进来的电压信号与4.86进行比较,如果电压值大于4.86v,条件语句执行真条件,即提示,前方没有障碍物,当电压小于4.86v时吗,指示灯发光,同时蜂鸣器报警,给出提示语句,小心,前方有障碍物,条件语句执行假条件。这样,通过板卡采集信号和DAQ小助手进行处理可以很容易的检测到前方是否有障碍物。

下面是条件语句的真假条件语句:

假条件语句:

真条件语句:

为了更清楚显示采集到的电压,我们把采集到的电压信号用波形图来显示,这样,既直观又清楚。波形图程序如下:

通过实验检测,确实完成了相应功能,当前方没有障碍物时,指示灯不亮,同时提示前方没有障碍物,如图所示:

当前方有障碍物时,指示灯亮,蜂鸣器报警,同时提示,前方有障碍物,如图所示:

五.实物图演示:

焊电路好焊,调试可不是件容易的事,在焊接时任何的一个小失误都可能导致电路的功能不能实现,我们组在焊完之后,用各种仪器测量,不懂的地方找老师请教,终于在几周之后,使电路实现了应有的功能,电路演示如图所示:

有障碍物时,指示灯亮,如图所示:

没有障碍物时,指示灯不亮,如图所示:

六.心得体会

这次课设,说实话做的很艰难,因为以前没做过测控方面的课设,对一些测试仪器和设备不大会用,对一测试软件更是不大了解,所以这次做的时间很长。从开始准备到开始焊接,我们组找了很多的资料,查阅了很多关于红外线报警器的相关知识,弄清楚了它的基本原理与思路,这就为我们下一步的焊接做准备了。

在焊接的时候,先布局,把每一个元件的大体位置确定下来,这样才能保持电路板的整齐,然后是焊接,焊的时候要小心,注意安全,也要注意焊点的要求,焊线时要整理好,布置好走向,使线显得整齐,这样整个电路板的整体质量才高。这样,经过两天的艰苦奋战,电路终于焊接完成。也就是说,我们已经完成了总量的一半,接下来,该开始调试了。

没调试之前,就听说调试很费力,这就使我们的信心稍受打击,再加上,我们对各种仪器的不太熟悉,更没有多少信心了,果不其然,当接上线的时候,我们的电路并不能实现它原有的功能,这次我们彻底没信心了。

幸亏学长在一旁帮助我们,鼓励我们,我们才重新振作起来,于是,我们开始再次查阅各种资料,检查电路的连接,努力地了解各种仪器的使用方法,了解单片机的各种功能和引脚功能。终于,在老师和学长的帮助下,经过将近两个星期的调试,终于使电路实现了原有的功能。这期间的辛苦当然也只有我们知道,虽然辛苦,但我们还是希望多进行一些这样的课设,这样可以很好地锻炼我们的动手操作能力,使我们学到的知识得到很好的实践,增强我们理论联系实际的能力。

在这次课设中,我主要负责软件方面的事情,如labview,同时也和他们一起调试程序,检查错误,还有演讲,展示我们组做的作品,这个过程虽然艰难,但也充满乐趣,因为以前没有接触过labview,所以这次花了很长时间才弄清楚,最终出色的完成了任务。

七.参考文献

[1]熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础.机械工业出版社.2006.

[2]刘胜,张兰勇,章佳荣,刘刚.Labview2009程序设计.电子工业出版社.2010.

机械工程测试技术基础(第三版)试卷及答案集

机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 1、周期信号的频谱是离散的,而非周期信号的频谱是的。 2、均方值Ψx2表示的是信号的强度,它与均值μx、方差σx2的关系是。 3、测试信号调理电路主要有、、。 4、测试系统的静态特性指标有、、。 5、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值,是定度曲线的。 6、传感器按信号变换特性可分为、。 } 7、当时,可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系,其灵敏度S趋于。 8、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化,才能使输出有最大值。 9、信号分析的过程主要包括:、。 10、系统动态特性在时域可用来描述,在复数域可用来描述,在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比,即对共模信号有抑制作用,对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮,原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号,其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称,其解调电路称为。 — 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器,滤波器因数λ=。 18、带通滤波器可由低通滤波器(f c2)和高通滤波器(f c1)而成(f c2> f c1)。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的;而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题(共30分) 1、什么是测试说明测试系统的构成及各组成部分的作用。(10分) 2、— 3、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点,各有何优点(10分) 4、选用传感器的原则是什么(10分) 三、计算题(共55分) 1、已知信号x(t)=e-t(t≥0), (1) 求x(t)的频谱函数X(f),并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (τ) 。(15分) 2、二阶系统的阻尼比ξ=,求ω=ωn时的幅值误差和相位误差,如果使幅值误差不大于10%,应取多大阻尼比。(10分)3、一电容传感器,其圆形极板r = 4mm,工作初始间隙δ0 =0.3mm, ¥ (1)工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm,求电容的变化量。 (2)如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF,读数仪表灵敏度S2=5格/mv,在 Δδ=±2μm时,读数仪表的指示值变化多少格 (ε0 = ×10-12 F/m)(8分) 4、已知RC低通滤波器的R=1KΩ,C=1MF,当输入信号μx= 100sin1000t时, 求输出信号μy 。(7分) 5、(1)在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 (2)如被测量x(t) = sinωt,载波y(t)=sin6ωt,画出各环节信号的波形图。(15分 。 一、填空题:

测试技术课程设计

《机械工程测试技术》 课程设计 对无缝钢管超声测厚仪的探讨 姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 完成日期:

目录 1 绪论 2 信号仿真、采集与分析处理 2.1 题目 2.2 Matlab处理分析 2.3讨论 2.4结论 3 基于计算机的声信号采集与分析 3.1题目 3.2 Matlab处理分析 3.3讨论 3.4结论 4 机械运行数据分析与处理 4.1题目 4.2第一份数据分析 4.2.1 Matlab处理 4.2.2结论 4.3第二份数据分析 4.3.1 Matlab处理 4.3.2结论 5 总结 参考文献

动态测试信号采集仿真与实例分析 摘要:测试技术的项目设计——动态测试信号采集仿真与实例分析,围绕课程 讲授的动态信号的采集、分析与处理的基本原理与方法进行,同时运用Matlab 等工具,进行数学处理,做出信号的频谱,并能够分析信号的频谱。项目设计包括三个部分:信号仿真、采集与分析处理,基于计算机的声信号采集与分析,机械运行数据分析与处理。通过项目设计,能熟练运用傅里叶变换处理和分析信号,对信号的频谱能够有一个更深的了解。 关键词:matlab;信号采样;频谱分析;fft

1.1 信号仿真、采集与分析处理 信号采集过程中一般需要考虑以下几个参数:信号频率、采样频率、采样长度等,不同参数的数值设定对于信号采集的效果会产生直接影响,为了掌握信号采集过程中这些参数对采集过程及其效果产生的影响,可以通过Matlab 或C 语言对信号采集与分析处理的过程进行仿真分析,具体要求如下: 利用Matlab 或C 语言产生信号x (t ), )()2sin()2sin()2sin()(333222111t n t f a t f a t f a t x ++++++=?π?π?π 其中:f 1=50Hz 、 f 2=200Hz 、f 3=1000Hz ; n (t ) 为白噪声,均值为零,方差为0,7; 幅值、相位任意设定; 对信号x (t )进行DFFT 处理下: 取1a =4,2a =,5, 3a =6, 1?=2?=3?=0;噪声方差0.7 Fs=3000HZ:N=1024 程序: Fs=3000; %采样频率 L=1024; %信号长度 NFFT= 1024; %采样点数 T=1/Fs; t=(1:L)*T; n=(rand(1,L)-0.5)*sqrt(12*0.7); %均值为零,方差为0.7的白噪声 x=4*sin(2*pi*50*t)+5*sin(2*pi*200*t)+6*sin(2*pi*1000*t)+n; %信号 subplot(2,1,1); plot(Fs*t(1:1000),x(1:1000)); %信号的时域图

机械工程测试技术期末考试试题A

机械工程测试技术期末 考试试题A Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题(20分,每空1分) 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为_____和_____ 。 2.测量结果与_____ 之差称为_____ 。 3.将电桥接成差动方式习以提高_____ ,改善非线性,进行_____ 补偿。 4.为了_____温度变化给应变测量带来的误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在 _____。 5.调幅信号由载波的_____携带信号的信息,而调频信号则由载波的_____ 携带信号的信息。 6.绘制周期信号()x t 的单边频谱图,依据的数学表达式是 _____,而双边频谱图的依据数学表达式是 _____。 7.信号的有效值又称为_____,有效值的平方称为_____,它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8.确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类,前者频谱特点是_____,后者频谱特点是_____。 9.为了求取测试装置本身的动态特性,常用的实验方法是_____和_____。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是:0()()x t t t δ*-= _____。其几何意义是_____。 二、选择题(20分,每题2分) 1.直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将( )。 A .增大 B .减少 C.不变 D.变化不定 2.调制可以看成是调制信号与载波信号( )。 A 相乘 B .相加 C .相减 D.相除 3.描述周期信号的数学工具是( )。 A .相关函数 B .拉氏变换 C .傅氏变换 D.傅氏级数 4.下列函数表达式中,( )是周期信号。 A . 5cos100()00t t x t t π?≥?=??

检测技术课程设计

检测技术课程设计 一、课程设计的目的 综合应用已修课程所学知识,完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。它的作用如下: 获得工程师基本训练,培养学生综合运用所学理论和技术知识,解决工程实际问题的能力。 (1)提高学生查阅科技文献资料能力。 (2)开发学生的主观能动性与创造性。 (3)加深学生对课程内容的理解,拓展所学知识面。 (4)使学生初步建立正确的设计思想。掌握系统的设计方法和设计步骤。 二、课程设计时间 检测技术课程设计为1周。 三、课程设计的任务 以任务书的形式给出。 任务书的主要内容有: (1)给予的对象; (2)设计题目; (3)设计要求; (4)撰写的设计报告要求; (5)时间安排。 设计报告内容包括:目录,设计题目,前言,设计方案与设计工艺流程,各部分设计原理,设计计算及说明,器件、仪器设备的选择,设计图纸,参考文献,附录。设计图用专用计算机软件绘制,打印。 四、课程设计报告的一般格式 课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。 1、绪论 主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。 2、主体部分 (1)总体设计方案的设计

(2)软硬件电路的设计 (3)设计结果(实验数据等) (4)参考文献 2、结束语 阐述本次设计的收获与体会,课题进一步完善的建议与意见。致谢等。如有附录可放在结尾处。

设计题目一电机自动监控系统设计 一、电机控制系统描述 电机作为一种拖动动力设备,在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保证电机系统的正常运行,需要通过检测控制装置对它进行监控。重点监控的参数是电机 A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。 二、控制要求 上图为电机供电主电路。三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT,加到电机上,当接触器常开触点接通时,电机得电,运转。可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。正常接触器线圈得电,接触器主常开触点接通,异常接触器线圈断电,接触器主常开触点断开。 常规电机控制电路如图。 START STOP

机械工程测试技术基础实验报告

《机械工程测试技术基础》实验报告 专业 班级学号 姓名 成绩 沈阳理工大学机械工程学院 机械工程实验教学中心 2015年4月

目录 实验一金属箔式应变片——电桥性能实验1 1.1实验内容1 1.2实验目的1 1.3实验仪器、设备1 1.4简单原理1 1.5实验步骤2 1.6实验结果2 1.7思考题4 实验二状态滤波器动态特性实验4 2.1实验内容4 2.2实验目的4 2.3实验仪器、设备5 2.4简单原理5 2.5实验步骤5 2.6实验结果6 2.7思考题11 实验三电机动平衡综合测试实验11 3.1实验内容11 3.2实验目的11 3.3实验仪器、设备11 3.4简单原理12

3.5实验步骤12 3.6实验结果13 3.7思考题15 实验四光栅传感器测距实验15 4.1实验内容15 4.2实验目的16 4.3实验仪器、设备16 4.4简单原理16 4.5实验步骤16 4.6实验结果17 4.5思考题19 实验五 PSD位置传感器位置测量实验19 5.1实验内容19 5.2实验目的19 5.3实验仪器、设备19 5.4简单原理19 5.5实验步骤20 5.6实验结果20 5.7思考题23 -

实验一金属箔式应变片——电桥性能实验指导教师日期 1.1实验内容 1.2实验目的 1.3实验仪器、设备 1.4简单原理

1.5实验步骤 1.6实验结果 表1.1 应变片单臂电桥实验数据表

表1.2 应变片半桥实验数据表 根据实验结果计算单臂和半桥的灵敏度、线性误差、回程误差,在座标纸上分别画出单臂、板桥的输入及输出关系曲线,并在曲线上标出线性误差、回城误差位置:

光电测试技术考试版

1、光电测试技术的发展,从功能上来看具有什么特点: 1、 从静态测量向动态测量发展; 2、 从逐点测量向全场测量发展; 3、 从低速测量向高速测量发展,同时具有存储和记录功能。 2、测量中应遵循的原则:阿贝原则,封闭原则 3、人眼进行调焦的方法中最简单、最常用的是清晰度法和消视差法。 人眼的对准不确定度和调焦不确定度 最简便最常用的调焦方法是清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦不确定度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼睛在垂轴平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。 用望远镜调焦的目的是提高精度、准确度 4、 光电对准按功能原理分类: a) 光度式:普通光度式、差动光度式 b) 相位式:光度式的基础上加入一个调制器即成为相位式 5、 关于光具座: 测量焦距时使用玻罗板 6、 分辨率测试技术有几种判据? ? 瑞利(Rayleigh )判据认为,当两衍射斑中心距正好等于第一暗环的半径时,人眼刚 能分辨开这两个像点,这时两衍射斑的中心距为 ? 道斯(Dawes )判据认为,人眼刚能分辨两个衍射像点的最小中心距为 ? 斯派罗(Sparrow )判据认为,当两个衍射斑之间的合光强刚好不出现下凹时为刚可 分辨的极限情况,两衍射斑之间的最小中心距为 例:假设汽车两盏灯相距r =1.5m ,人的眼睛瞳孔直径D=4mm ,问最远在多少米的地方,人眼恰好能分辨出这两盏灯? 1-平行光管 2-透镜夹持器 3-测量显微镜 4- 测微目镜 5-导轨 1 2 3 4 5 0'1.22 1.22f F D σλλ==0 1.02F σλ=00.947F σλ=

机械工程测试技术_期末考试试题A

《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题(20分,每空1分) 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度,改善非线性,进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5.调幅信号由载波的幅值携带信号的信息,而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6.绘制周期信号()x t 的单边频谱图,依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数,而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7.信号的有效值又称为均方根值,有效值的平方称为均方值,它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8.确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类,前者频谱特点是离散的,后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性,常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是:0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题(20分,每题2分) 1.直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将(C)。 A .增大 B .减少 C.不变 D.变化不定 2.调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B .相加 C .相减 D.相除 3.描述周期信号的数学工具是(D)。 A .相关函数 B .拉氏变换 C .傅氏变换 D.傅氏级数 4.下列函数表达式中,(C)是周期信号。 A .5cos100()00t t x t t π?≥?=??

《传感器与检测技术》课程设计

课程设计任务书及指导书 一.设计题目 《压力测量仪的设计》 二.设计目的 (1)使同学们掌握金属箔应变片组成的称重传感器的正确使用方法;了解压力测量仪的工作原理及其在电子天平中的应用。 (2)通过设计、安装、调试电路等实践环节,提高学生的动手能力,提高分析问题、解决问题的能力。 三.设计任务 (1)学生根据设计要求完成设计与测试。 (2)在完成设计后书写课程设计报告。 四.时间安排2005年12月5日至2005年12月30日 五.设计内容 压力测量仪由以下五个部分组成:传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及 显示器等组成。其原理框图如图1所示: 图1 压力测量仪组成框图 (1) 传感器测量电路 称重传感器的测量电路通常使用电桥测量电路,它将应变电阻值的变化转换为电压的变化,这就是可用的输出信号。 电桥电路由四个电阻组成,如图2所示:桥臂电阻R 1,R 2 ,R 3 和R 4 ,其中两对角点AC接电源电 压U SL =E(+10V),另两个对角点BD为桥路的输出U SC ,桥臂电阻为应变电阻。 R 1R 4 =R 2 R 3 时,电桥平衡,则测量对角线上的输出U SC 为零。当传感器受到外界物体重量影响时, 电桥的桥臂阻值发生变化,电桥失去平衡,则测量对角线上有输出,U SC ≠0。

图2 传感器电桥测量电路 (2) 放大系统 压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大,放大的信号应能满足模数转换的要求。该系统使用的模数转换是3位半A/D转换,所以放大器的输出应为0V ~ 1.999V。 为了准确测量,放大系统设计时应保证输入级是高阻,输出级是低阻,系统应具有很高的抑制共模干扰的能力。 (3) 模数转换及显示系统 传感器的输出信号放大后,通过模数转换器把模拟量转换成数字量,该数字量由显示器显示。显示器可以选用数码管或液晶显示器 (4) 传感器供电电源 有恒压源与恒流源 对于恒压源供电:参考图2,设四个桥臂的初始电阻相等且均为R,当有重力作用时,两个桥臂电阻增加△R,而另外两个桥臂的电阻减少,减小量也为△R。由于温度变化影响使每个桥臂电阻均变化△R T 。这里假设△R远小于R,并且电桥负载电阻为无穷大,则电桥的输出为: U SC = E*( R+△R+△R T )/( R-△R+△R T +R+△R+△R T )- E*( R-△R+△R T )/( R+△R+△R T +R-△R+△ R T )= E*△R/(R+△R T ) 即 U SC = E*△R/(R+△R T )式(1) 说明电桥的输出与电桥的电源电压E的大小和精度有关,还与温度有关。 如果△R T =0,则电桥的电源电压E恒定时,电桥的输出与△R/R成正比。 当△R T ≠0时,即使电桥的电源电压E恒定,电桥的输出与△R/R也不成正比。这说明 恒压源供电不能消除温度影响。 对于恒流源供电:供电电流为I,设四个桥臂的电阻相等,则 I ABC =I ADC =0.5I 有重力作用时,仍有 I ABC =I ADC = 0.5I 则电桥的输出为: U SC = 0.5I*(R+△R+△R T )- 0.5I*(R-△R+△R T )=I*△R 即 U SC = I*△R 式(2) 因此,采用恒流源供电,电桥的输出与温度无关。因此,一般采用恒流源供电为好。 由于工艺过程不能使每个桥臂电阻完全相等,因此,在零压力时,仍有电压输出,用恒流源供电仍有一定的温度误差。 四、设计提示 (1) 放大电路设计 首先,由于传感器测量范围是0 ~ 2Kg,灵敏度为1mV/V,其输出信号只有0 ~10mV左右;而A/D转换的输入应为0V ~ 1.999V,对应显示0 ~ 1.999Kg,当量为1mV/g,因此要求放大器的放大倍数约为200倍,一般采用二级放大器组成。 其次,在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压,低漂移,高稳定

实验报告实验心得

实验心得体会 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下 子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度 成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就 会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做光伏的实验,你要 清楚光伏的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事 倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还 要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还 不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽 我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛. 通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考 问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅. 实验心得体会 这个学期我们学习了测试技术这门课程,它是一门综合应用相关课程的知识和内容来解 决科研、生产、国防建设乃至人类生活所面临的测试问题的课程。测试技术是测量和实验的 技术,涉及到测试方法的分类和选择,传感器的选择、标定、安装及信号获取,信号调理、 变换、信号分析和特征识别、诊断等,涉及到测试系统静动态性能、测试动力学方面的考虑 和自动化程度的提高,涉及到计算机技术基础和基于labview的虚拟测试技术的运用等。 课程知识的实用性很强,因此实验就显得非常重要,我们做了金属箔式应变片:单臂、 半桥、全桥比较, 回转机构振动测量及谱分析, 悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试三个实 验。刚开始做实验的时候,由于自己的理论知识基础不好,在实验过程遇到了许多的难题, 也使我感到理论知识的重要性。但是我并没有气垒,在实验中发现问题,自己看书,独立思 考,最终解决问题,从而也就加深我对课本理论知识的理解,达到了“双赢”的效果。 实验中我学会了单臂单桥、半桥、全桥的性能的验证;用振动测试的方法,识别一小阻 尼结构的(悬臂梁)一阶固有频率和阻尼系数;掌握压电加速度传感器的性能与使用方法; 了解并掌握机械振动信号测量的基本方法;掌握测试信号的频率域分析方法;还有了解虚拟 仪器的使用方法等等。实验过程中培养了我在实践中研究问题,分析问题和解决问 题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德,例如团队精神、交流能力、独立思考、 测试前沿信息的捕获能力等;提高了自己动手能力,培养理论联系实际的作风,增强创新意 识。 实验体会 这次的实验一共做了三个,包括:金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较;回转机构 振动测量及谱分析;悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试。各有特点。 通过这次实验,我大开眼界,因为这次实验特别是回转机构振动测量及谱分析和悬臂梁 一阶固有频率及阻尼系数测试,需要用软件编程,并且用电脑显示输出。可以说是半自动化。 因此在实验过程中我受易非浅:它让我深刻体会到实验前的理论知识准备,也就是要事前了 解将要做的实验的有关质料,如:实验要求,实验内容,实验步骤,最重要的是要记录什么 数据和怎样做数据处理,等等。虽然做实验时,指导老师会讲解一下实验步骤和怎样记录数 据,但是如果自己没有一些基础知识,那时是很难作得下去的,惟有胡乱按老师指使做,其 实自己也不知道做什么。 在这次实验中,我学到很多东西,加强了我的动手能力,并且培养了我的独立思考能力。 特别是在做实验报告时,因为在做数据处理时出现很多问题,如果不解决的话,将会很难的 继续下去。例如:数据处理时,遇到要进行数据获取,这就要求懂得labview软件一些基本

机械工程测试技术答案

第1章绪论 1 计量、测试、测量的概念。 2 测试系统的组成及各环节的作用,并举例说明。 第2章传感器 1 在机械式传感器中,影响线性度的主要因素是什么?可举例说明。 解答:主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。 2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器,并说明它们的变换原理。 解答:气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优缺点?应如何针对具体情况来选用? 解答:电阻丝应变片主要利用形变效应,而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定,现行较好;主要缺点是灵敏度低,横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小;主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 4 有一电阻应变片,其灵敏度S g=2,R=120。设工作时其应变为1000,问R=?设将此应变片接成如图所示的电路,试求:1)无应变时电流表示值;2)有应变时电流表示值;3)电流表指示值相对变化量;4)试分析这个变量能否从表中读出? 解:根据应变效应表达式R/R=S g得 R=S g R=2100010-6120=0.24 1)I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2)I2=1.5/(R+R)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3)=(I2-I1)/I1100%=0.2% 4)电流变化量太小,很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表,则量程不够,无法测量12.5mA的电流;如果采用毫安表,无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量,将无应变时的灵位电流平衡掉,只取有应变时的微小输出量,并可根据需要采用放大器放大。 3-5 电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有关?要提高灵敏度可采取哪些措施?采取这些措施会带来什么样后果?

测试技术课程设计

《测试技术基础课程设计》 题目高度计的设计 时间 班级 姓名 学号 指导教师 2016年6月17日

前言 随着科学技术的迅猛发展,非物理量的测试与控制技术,已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域,而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中,被作为一次仪表定位,其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息,并将其转换成另一形态的信息。 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置,其精度和范围度是根据需要来选定的。因此,应根据测量对象的要求,恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器,均要求其性能稳定,数据可靠,经久耐用。 本次课程设计的是压力传感器中的高度计。微型硅压阻式传感器、单片机、A/D转换、精密参考电压、显示驱动模块、串口通信模块、电源模块等几部分组成了它的硬件结构。高度计的软件结构由初始化子程序,采样数据处理,A/D转换子程序,压力补偿子程序,数据处理子程序,高度计算子程序,通信子程序,显示子程序等部分组成。 2 / 12 高度计根据压阻式压力传感器原理,因为所测压力大小P与传感器输出电压U有函数关系,可以由电压U计算出压力P。由于传感器的零位和灵敏度会随温度漂移,所以还需要修正,根据一定温度修正后压力P与电压U的关系式,可以由所测电压U计算出实际压力P。

目录 1、课程设计目的和要求----------------------------------------------------4 2、课程设计任务----------------------------------------------------------5 3、系统的设计------------------------------------------------------------6 3.1、气压高度计设计的理论基础---------------------------------------------6 3.2、高度计的硬件设计-----------------------------------------------------6 3.2.1 、单片机 ---------------------------------------------------------7 3.2.2、压阻式传感器-----------------------------------------------------7 3.2.3、 ADC芯片---------------------------------------------------------7 3.2.4、显示通信电路----------------------------------------------------7 3.2.5、电源与抗干扰设计------------------------------------------------7 3.3、高度计的软件设计----------------------------------------------------8 4、误差分析---------------------------------------------------------------10 5 、体会------------------------------------------------------------------11 参考资料-----------------------------------------------------------------12

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

光电检测技术介绍

?(一)检测 一、检测是通过一定的物理方式,分辨出被测参数量病归属到某一范围带,以此来 判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较,确定被测量队标准量的倍数,并通过数字表示出这个倍数的过程。 在自动化和检测领域,检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况,需要随时检测和测量各种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。 测量有两种方式:即直接测量和间接测量 直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值,如:用温度计测量温度,用万用表测量电压 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量,通过函数关系是计算出被测量的数值。 如:功率P与电压V和电流I有关,即P=VI,通过测量到的电压和电流,计算出功率。 直接测量简单、方便,在实际中使用较多;但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下,可采用间接测量方式。 光电传感器与敏感器的概念 传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出,它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中,传感器是必不可少的转换器件。 从能量角度出发,可将传感器划分为两种类型:一类是能量控制型传感器,也称有源传感器;另一类是能量转换传感器,也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数(如电阻、电容)的变化,传感器需外加激励电源,才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化,不需外加激励源。 在很多情况下,所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量,这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。例如用电阻应变片测量电压时,就需要将应变片粘贴到售压力的弹性原件上,弹性原件将压力转换为应变力,应变片再将应变力转换为电阻的变化。这里应变片便是传感器,而弹性原件便是敏感器。敏感器和传感器随然都可对被测非电量进行转换,但敏感器是把被测量转换为可用非电量,而传感器是把被测非电量转换为电量。 二、光电传感器是基于光电效应,将光信号转换为电信号的一种传感器,广泛应用 于自动控制、宇航和广播电视等各个领域。 光电传感器主要噢有光电二极管、光电晶体管、光敏电阻Cds、光电耦合器、继承光电传感器、光电池和图像传感器等。主要种类表如下图所示。实际应用时,要选择适宜的传感器才能达到预期的效果。大致的选用原则是:高速的光电检测电路、宽范围照度的照度计、超高速的激光传感器宜选用光电二极管;几千赫兹的简单脉冲光电传感器、

软件测试课程设计报告(模板)

课程设计 课程名称软件测试技术题目名称图书系统软件测试专业班级软件工程 学生姓名 学号 指导教师褚伟 二○一六年五月二十四日

目录 1.测试需求分析 (3) 1.1系统概述 (4) 1.2测试需求 (4) 2. 测试概要 (5) 3.测试计划 (5) 3.1测试方案的选择 (5) 3.2测试方案: (7) 3.3测试项目 (7) 3.4测试准备 (7) 3.5 测试覆盖率要求 (7) 4.测试项目说明 (8) 4.1测试项目名称及测试内容 (8) 4.2测试用例 (9) 5.对软件功能的结论 (24) 5.1功能1(系统登录) (24) 5.2功能2(图书管理测试) (24) 5.3功能3(图书查询测试) (24) 5.4功能4(系统管理测试) (24) 5.5功能5(借书测试) (24) 5.6功能6(还书测试) (25) 6.测试评价与结论 (25) 6.1能力 (25) 6.2缺陷和限制 (25) 6.3建议 (25) 7.总结 (26) 8.参考资料 (27)

摘要(中英文)

1.测试需求分析 1.1系统概述 本图书管理系统是一款功能非常强大的图书管理软件,本系统在继承了以往系统版本优点的基础上做了进一步优化;在功能上,本系统不仅包含图书管理的常用功能(如书籍管理、期刊管理、物品管理、读者管理、借、还、预借、续借和统计分析等等功能),而且还增加了条码的生成和打印功能(不仅为使用者省去了购买价格昂贵的条码专用打印机的费用,而且条码产生更方便,与系统结合更紧密)。 考虑到很多单位和学校有现成的身份IC卡(校园卡、会员卡等),为了有效的利用这些已有资源,让使用者使用更方便,我们特在系统中加入了会员卡管理功能,这样,图书管理员不仅可以通过读者编号进行借阅操作,也可以通过已有的身份卡(配合刷卡机或者条码扫描抢使用)来完成操作;在系统的办卡管理中有新办卡、换卡和注销卡等功能,彻底解决丢卡后的安全隐患问题(向制卡公司定制卡时,一般会要求每张卡的ID号都不同,所以一旦换卡了,原来的会员卡就作废了,即使丢失卡被别人捡到也不能进行正常的借阅操作)。 本系统具有操作简单,易学易用的特点。在开发过程中,我们总结了多年使用电脑管理图书馆业务的经验,注意到工作人员在使用电脑时容易发生的人为错误,因而使系统具有较强的容错和排错功能,而且本系统自带了一些常用的资料库(如中图分类库,出版社库等,系统会自动根据图书的标准ISBN码检索出当前图书的出版社名称和出版地点等,从而实现图书的自动录入的功能),使得用户在录入图书资料时更轻松;系统也自带了通用数据导入功能,可以非常简单地把用户以前的已有资料或者通过采集器采集到的数据资料导入到本系统中,避免了大量的重复劳动。经过长时间的不断测试和完善,系统的安全性和稳定性得到保证。 本系统完全可以配合条码扫描枪使用,操作会更流畅,更简单。 技术简介:本系统采用Adaptive Server Anywhere数据库、C/S结构,完全支持多用户操作;可运行于 Windows9x/WindowsNT/2000/Xp/2003平台,有良好的兼容性、先进性与扩充性;可在线升级。 系统特点:操作简单、界面清晰、功能强大、运行稳定快速、系统资源占用少。 1.2测试需求 本次测试针对开发的图书馆管理系统进行,包括功能测试,界面测试,图书

检测技术及仪表课程设计报告

检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点,从工程创新的理念出发,以工程思维模式为主,旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼,使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象,要求综合以前所学知识,完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案,包括检测方法,仪表种类选用以及需要注意事项,并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程,污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失,因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有:热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种;非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法

和化学法。这些监测方法中,对换热设备而言,最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有:单位面积上的污垢沉积质量mf,污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示: (1-1)图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下:设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的,图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布,其总的传热热阻为: (1-2)图1b为两侧有污垢时的温度分布,其总传热热阻为: (1-3)忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响,则可认为(1-4)于是两式相减得: (1-5)该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻,这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见,假定换热面只有一侧有污垢存在,则有:(1-6)(1-7)若在结垢过程中,q、Tb均得持不变,且同样假定(1-8)则两式相减有: (1-9)这样,换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。

光电检测技术英文

英文原文 1.5 Experimental Setup Due to the many concepts and variations involved in performing the experiments in this project and also because of their introductory nature, Project 1 will very likely be the most time consuming project in this kit. This project may require as much as 9 hours to complete. We recommend that you perform the experiments in two or more laboratory sessions. For example, power and astigmatic distance characteristics may be examined in the first session and the last two experiments (frequency and amplitude characteristics) may be performed in the second session. A Note of Caution All of the above comments refer to single-mode operation of the laser which is a very fragile device with respect to reflections and operating point. One must ensure that before performing measurements the laser is indeed operating single-mode. This can be realized if a single, broad fringe pattern is obtained or equivalently a good sinusoidal output is obtained from the Michelson interferometer as the path imbalance is scanned. If this is not the case, the laser is probably operating multimode and its current should be adjusted. If single-mode operation cannot be achieved by adjusting the current, then reflections may be driving the laser multimode, in which case the setup should be adjusted to minimize reflections. If still not operating single-mode, the laser diode may have been damaged and may need to be replaced. Warning The lasers provided in this project kit emit invisible radiation that can damage the human eye. It is essential that you avoid direct eye exposure to the laser beam. We recommend the use of protective eyewear designed for use at the laser wavelength of 780 nm. Read the Safety sections in the Laser Diode Driver Operating Manual and in the laser diode section of Component Handling and Assembly (Appendix A) before proceeding. 1.5.1 Semiconductor Diode Laser Power Characteristics 1.Assemble the laser mount assembly (LMA-I) and connect the laser to its power supply. We will first collimate the light beam. Connect the laser beam to a video monitor and image the laser beam on a white sheet of paper held about two to ten

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