测试技术实验指导书2016版

测试技术实验指导书

中国矿业大学机电工程学院

2016年3月

学生实验守则

一、学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静。不得迟到早退，执行实验登记制度，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违犯，指导教师有权停止其实验。

二、实验课前，要认真阅读教材，做好实验预习，根据不同科目要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。

三、实验课上专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数，不得草率敷衍，拼凑数据。

四、实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。

五、因故缺课学生，可申请一次补做机会。不补作的，该实验以零分计。

六、爱护仪器设备，不准动用与本实验无关的仪器没备，要节约元器件、材料等。如发生仪器没备损坏要及时向指导教师报告。属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。

七、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故的发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确应急措施，防止事故扩大，保护人员和财产安全。重大事故要保护好现场，迅速向有关部门报告。

八、实验完毕要做好整理工作，将工具、材料及公用仪器等放回原处，清扫实验场地，切断电源，经指导教师检查合格后方可离开。

机电工程实验中心

实验一传感器特性参数测量

1.1 差动变压器性能实验

一、实验目的

了解差动变压器的工作原理及基本特性。

二、实验原理

差动变压器由铁芯、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。

三、实验仪器

1．传感器实验仪（差动变压器、音频振荡器、测微头）。

2．双踪示波器。

四、实验步骤

1．按图1所示接线，将差动变压器、音频振荡器和双踪示波器连接起来，组成测量线路。音频振荡器（必须L V输出）输出接到电压/频率表，同时接到差动变压器的初级线圈及示波器的第一通道。差动变压器的两个次级线圈接成差动形式，然后接到示波器的第二通道。

图1

2．电压/频率表的开关档没定20K档，调节音频振荡器幅度旋钮，使电压/频率表的显示为5kHz：调节音频振荡器的增益旋钮，使激励信号峰峰值V p-p=2V。双踪示波器第一通道灵敏度500mV/DIV，第二通道灵敏度10mV/DIV。

3．旋转测微头，带动铁芯在线圈中移动，从示波器第二通道中读出差动变压器输出端峰峰值V p-p，记录数据填入表1。

五、注意事项

1．金属物体不允许放置在实验台上。

2．差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式。

3．差动变压器与示波器的连线应尽量短，以避免引入干扰。

六、实验要求

1．说明差动变压器基本特性的测量原理和方法，绘出测试原理图。

2．根据实验结果，绘出V p-p—x曲线，计算灵敏度K（K=ΔV/Δx，ΔV为电压变化，Δx为振动平台的位移变化），指出线性工作范围

七、思考

1．当差动变压器中铁芯的位置由上到下变化时，示波器观察到的波形相位会发生怎样的变化？

2．用测微头调节振动平台位置，使示波器上观察到的差动变压器的输出端信号为最小，这个电压叫做零点残余电压，实验中零点残余电压为____mV，由什么原因造成？如何减小？

1.2 霍尔传感器特性实验

一、实验目的

了解霍尔传感器的工作原理并掌握其特性测量方法。

二、实验原理

霍尔传感器由两个半圆形磁钢(形成梯度磁场)和霍尔元件(霍尔片)组成。霍尔片位于梯度磁场中，通过底座连接在振动台上。当霍尔片通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中上下移动，霍尔元件就有电势输出。输出的霍尔电势V值取决于霍尔元件在磁场中的位移量x，所以测得霍尔电势的大小便可获得霍尔元件的静位移。

三、实验仪器

传感器实验仪（直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表）。

四、实验步骤

1．按图2所示连接线路，使霍尔元件位于梯度磁场的中间位置。

图2

2．差动放大器调零。方法是用导线将差动放大器的正负输入端对地短接，将差动放大器的输出端接到电压表的输入端，调整差动放大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零旋钮，使电压表指示为零。调零后，调零旋钮就不可再动。

3．上下移动振动台，调整电桥电位器，使电压表双向指示对称且最大。

4．测微头与振动台吸合，调节至霍尔元件在梯度磁场中间位置。

5．移动测微头±5mm，建议每变化0.5mm读取相应的电压值，将测得的数据填入表2。

五、注意事项

1．由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔元件尽量靠近极靴，以提高灵敏度。

2．一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。

3．激励电压不能超过2V，以免损坏霍尔元件。

六、实验要求

1．根据实验结果，画出u—x曲线，计算灵敏度，指出线性工作范围。

2．分析霍尔传感器产生误差的原因，指出减小误差的方法。

1.3 电桥和差特性检验

一、实验目的

1．观察了解应变片的结构及粘贴方式。

2．验证单臂、半桥、全桥的电压输出关系。

二、实验原理

应变片是常用的测力传感元件。在用应变片测试时，应变片要可靠地粘贴在被测试件表面。当试件受力发生形变时，试件的应变传递到应变片（敏感栅）上，其电阻值随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零。在桥臂电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/ R1、ΔR2/ R2、ΔR3/ R3、ΔR4/ R4。对于全等臂电桥，当使用一个应变片时，∑R=ΔR/ R；当两个应变片组成差动状态工作时，∑R=2ΔR/ R；当四个应变片组成二个差动对工作且R1＝R2＝R3＝R4时，∑R=4ΔR/ R。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验仪器

传感器实验仪（悬臂梁、电阻应变片、直流稳压电源、电桥、差动放大器、电压表）。

四、实验步骤

1．差动放大器调零。方法是用导线将差动放大器的正负输入端对地短接，将差动放大器的输出端接到电压表的输入端，调整差动放大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零旋钮，使电压表指示为零。调零后，调零旋钮就不可再动。

2．按图3所示连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3和W1为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R x为应变片（可选悬臂梁上下表面中的任一工作片)。直流激励电源为±4V。

测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，调节测微头使悬臂梁处于水平位置（目测）。

3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调节电桥电位器W1，使系统输出为零。

4．旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下运动，以水平状态下输出电压为零，