测试技术实验指导黄平平2010

又因为n d , 所以nTd＝d Td＝2 ， 所以 ＝2 ; 即可知＝
2
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
四、实验步骤及内容
1、按要求，把各实验仪器 连接好接入电脑中，然后 在悬臂梁上粘紧压电式加 速度传感器，打开计算机。 2、打开计算机，启动计算 机上的AIDileAsync软件。 如右图所示
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
4. 阻尼比的测定 自由衰减法 : 在结构被激起自由振动时，由于存在 阻尼，其振幅呈指数衰减波形，可算出阻尼比。一阶 固有频率和阻尼比的理论计算如下：
3.515 EI f固 2 bhL4
由此式可计算出等强度梁的固有频率，它可验证以下 测得值正确与否。
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
标，再用棉球擦一下。
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
4.贴片 （1）在应变片的纸基基底和等强度梁表面需贴片处，各涂 上薄薄一层胶水，一手捏住应变片引出线，把应变片轴线 对准坐标线贴到等强度梁表面上。 （2）垫上以一层塑料布，用手指在应变片的长度方向滚压， 挤出片下汽泡和多余的胶水，直到应变片与被测物紧密粘 合为止。 （3）手指保持不动约1分钟后再放开，按住时不要使应变 片移动。
R2
U0
R3
R4 E
图2 单臂电桥接法
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
一般 R R ，所以有 R 4 U 0 。
R U
又根据电阻应变的灵敏度定义
4U 0 综上所述， K U
R/R R/R K L/L
U 已知，U 0 和
上读取。

可从SDY2101型动态电阻应变上
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
3.试件表面处理 实验所用试件为等强度梁，为使粘贴牢固，必须 对试件表面进行处理。 （1）用细砂纸在等强度梁表面需贴片处打磨，打磨 方向与贴片轴线位置成45度交叉。 （2）用棉花球蘸丙酮、乙醇擦洗表面的油污和锈斑， 直到干净再自行晾干。 （3）然后用划针在贴片处划出十字线，作为贴片坐
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
三、实验方法和步骤
本实验是在等强度梁上粘贴应变片，为后续实验做 准备，贴片质量的好坏直接影响到后续实验成败，所以 贴片的每一环节，都要认真仔细。 1.选片 目测电阻应变片有无折痕、断丝、霉点、锈点等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴，必须更换。 2.测片 用数字万用表或电桥精确测量应变片电阻值的大 小。
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
5．粘贴质量的检查 （1）目测或用放大镜检查应变片是否粘牢,有无气泡、 翘起等现象。 （2）用万用表检查电阻值。正常情况下，阻值与未贴 片前的相差无几。 6．焊线: 用电烙铁将应变片的引线焊接到等强度梁上 的引线焊点处，注意防止虚焊。 7．应变片保护: 用704硅橡胶覆于应变片上，防止受 潮。
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
3、设定各参数。选择适当的采样频率和采样点数，初设
采样频率f=512Hz，采样点数N=1024，采样时间为2s。 4、采集数据，采集3组以上数据，存盘。 5、在MATLAB中观察它的波形图，以及PSD分析。 6、记录分析数据，关闭计算机。
谢谢﹗
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
（理论计算）可以证明：等强度悬臂梁应变 与载荷 F 之间的关系为： 6 Fl 2 h bE 式中 l 为等强度悬臂梁的长度；h为梁的厚度；b为梁根 部的宽度；E为金属材料的杨氏弹性模量。 一般 R R ，所以 R 4 U 0 2U 0 h 2bE K U 综上所得： R 3UFl 由上式可见：E为金属材料的杨氏弹性模量（常量），只 要测量 h ，b ，， l U 和 U。
机械工程测试技术 实验指导
中北大学机械工程与自动化学院 机械制造过程测控研究室 黄平平
目录
实验一：电阻应变片的选择、粘贴
实验二：用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
实验三：等强度梁的静定标定
实验四：测量等强度梁的固有频率和阻尼率
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
一、实验目的
1．初步掌握电阻应变片的粘贴工艺技术； 2．掌握选择应变片的原则及粘贴质量的检查； 3．为后续电阻应变测量的实验做好在试件上粘贴应变片、 接线、防潮、检查等准备工作。
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
可以证明：等强度悬臂梁应变 与载荷 F 之间的 关系为： 6 Fl 2 h bE 式中 l 为等强度悬臂梁的长度；h为梁的厚度；b为梁根 部的宽度；E为金属材料的杨氏弹性模量。 一般 R R ，所以 R 4 U 0 2U 0 h 2bE K U 综上所得： R 3UFl 由上式可见：E为金属材料的杨氏弹性模量（常量），只 要测量 h ，b ，， l U 和 U。
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
图 一 齿 轮 变 速 箱 的 应 变 实 验
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
二、实验仪器及设备
1. 常温用电阻应变片； 2. 等强度梁试件；
3. 502粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）；
4. 电烙铁、镊子、砂纸等工具； 5. 小台钳、钢尺、划针； 6. 丙酮、乙醇、药棉等清洗器材； 7. 防潮用硅胶。
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
本实验的装置如右图所 示
R1
F
构件受弯 曲应力
图 1
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
在测试中常用的电桥连接形式有 R1 R1
单臂电桥连接、半桥连接与全桥 连接。本实验选用单臂电桥连接， 如右图所示。 其中E为输入电压本实验设 E=2V（可调）；U0为输出电压； R1=R2=R3=R4=120Ω,R1为电阻应 变片，R2,R3,R4为常值电阻。
二、实验仪器
1.等强百度文库梁装置 2.砝码； 3.SDY2101型动态电阻应变仪。
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
三、实验原理
将电阻应变片粘贴在被测构件的表面，当构件发生变 形时，应变片随着构件一起变形（Δ L/L），应变片的电 阻值将发生相应的变化，通过电阻应变仪，可测量出应 变片中电阻值的变化（Δ R/R），并换算成应变值，或输 出与应变成正比的模拟电信号（电压或电流）。电阻应 变片的灵敏度是构件单位应变所引起应变片电阻值的变 R/R R/R 化量，用K来表示， K= = L/L
二、实验仪器
三、实验原理
根据电阻应变片的灵敏度定义
R/R R/R K L/L
实验三：等强度梁的静定标定
可以证明：等强度悬臂梁应变 与载荷 F 之间的 6 Fl 关系为： 2 h bE 式中 l 为等强度悬臂梁的长度；h为梁的厚度；b为梁根
部的宽度；E为金属材料的杨氏弹性模量。 一般 R R ，所以 综上所得：
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
三、测试原理概述 1.瞬态信号可以用三种方式产生：脉冲激振、阶跃激振和 快速正弦扫描激振。 2.脉冲激振：用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉 冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间 τ ，τ 越小则频率范围越大。 3. 幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效 值、平均值等方法来表示。 频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频 谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看 到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率
1. 用振动测试的方法，识别一阻尼结构（等强度梁）的 一阶固有频率和阻尼率； 2. 了解小阻尼结构的衰减自由振动形态； 3. 选择传感器，设计测试方案和数据处理方案，测出等 强度的一阶固有频率和阻尼率。
二、实验仪器
1. PCI-1716/1716L 数据采集卡 3. 3YD34 加速度计 4.计算机 2.等强度梁
2 二阶系统的特征方程为S2 2n n 0,
d 2x dx 微分方程：m c kx 0 dt 2 dt c 2n
d n
1 2 ，当 很少时，可以把d n。 Ai enTd , 而 Ai 1
j
减幅系数＝
A i j 1 Ai Ai A i 1 ........ Ai j Ai 1 Ai 2 Ai j 则： ＝ Ai 1 ln nTd , j Ai j
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
5.结束实验。完毕实验，卸掉砝码，关闭应变仪电源将 连接导线拆下，等强度梁妥善保管。
五、实验报告要求
按如下表记录、处理实验数据，其结果与应变仪理论值 加以比较。并且分析误差。
应变仪
R/R
砝码重 量
b
h
L
ε
k
实验三：等强度梁的静定标定
一、实验目的
学会等强度梁的静态标定方法，了解电子称的工作原 理。
实验一 电阻应变片的选择、粘贴
三、实验报告
1．简述贴片、接线、检查等主要实验步骤； 2．画布线图和编号图； 3．简述贴片质量对测量精度的影响。
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
一、实验原理
将电阻应变片粘贴在被测构件的表面，当构件发生变 形时，应变片随着构件一起变形（Δ L/L），应变片的电 阻值将发生相应的变化，通过电阻应变仪，可测量出应 变片中电阻值的变化（Δ R/R），并换算成应变值，或输 出与应变成正比的模拟电信号（电压或电流）。电阻应 变片的灵敏度是构件单位应变所引起应变片电阻值的变 R/R 化量，用K来表示， K= R/R = L/L
0

实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
二、实验方法和步骤
1.将电缆焊接到等强度梁的电阻应变片上，用半桥式接 入电桥盒 2.将应变仪预调平衡 3.在等强度梁上加砝码使应变仪再次平衡。
实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
一、实验目的
1.掌握在静载荷下使用电阻应变仪测量方法； 2.掌握桥路连接和电阻应变仪工作原理； 3.了解影响测量误差产生的因素。
0

实验二 用应变仪测量电阻应变片的灵敏度
四、实验方法和步骤
1. 按电阻应变仪的使用方法，使其处于正常状态。 2. 按照图2 接线方法，用导线连接应变片和应变仪， 导线一端焊接在应变片的接线端子上，一端接在应 变仪对应的电桥端子上。 3. 组成单臂电桥后对应变仪进行预调平衡。 4. 加载。加载时在梁的自由端挂砝码实现，共分5级， 每加一级以后从应变仪上读出应变数据并记录。
U0 R 4 R U

2U 0 h 2bE F aU 0 3KlU
实验三：等强度梁的静定标定
四、实验方法和步骤 五、实验报告要求
1.按如下表记录、处理实验数据。
砝码重量 输出电压
2.绘制电压U0与重力F曲线。
3.测量一物体的重力（电子称原理）。
实验四 测量等强度梁的固有频率和阻尼率
一、实验要求