测试实验二 测试系统动态特性校准

实验二测试系统动态特性校准

1.1 实验目的

（1）掌握振动加速度测试系统的组成

（2）掌握振动压电、压阻加速度传感器原理和测量方法

（3）掌握振动传感器比较法动态特性校准的实验方法

（4）掌握数据处理的一般方法

1.2 实验系统基本组成

本实验系统由振动控制系统和远程数据采集、处理系统两部分组成。振动控制系统中的振动台产生动态校准、动态测试所需的振动信号。振动控制系统由振动控制仪、功率放大器、振动台和反馈传感器构成，目的是使振动台按照预先设定的参考谱进行振动。标准传感器和被校传感器感受相同的振动，经过相应的变送器或放大器的输出电压信号送入数据采集系统，经服务器发送到学生实验客户端进行后续的动态校准与分析。如图1所示

主要实验设备及性能

压阻放大器

系统灵敏度S=KEs=K ×0.328mv/g=2500×K1/500g=…mv/g SLM 振动加速度变送器输入输出关系式0.25v/g

● ● ● ●

●

●

实验工作站

（数据处理软件）

图1

图2

1.3 实验原理

实验以压阻式加速度传感器为校准对象，在振动台的家具台商采用背靠背的方式安装标准传感器与被校准传感器，这样保证了他们感受的是相同的振动信号，通过采集两个传感器的输出并将其送到学生实验客户端，通过比较不同的频率下的两个信号的幅值，用标准信号的灵敏度来计算出被校传感器的灵敏度，通过与理论制作比较来得到校准的结果。

1.4 实验操作

1．操作步骤

（1）固定好传感器，连接好相应的仪器与设备。

（2）打开振动台工控机与功率放大器的电源。功率放大器的启动方法如下：1.按下去电源A按钮，这时电源B上的OFF按钮上的灯亮。2.约等数秒后，按下电源B的ON开关，这时只有ON上的灯亮。3.预热约3-5分钟。

（3）打开电荷放大器和变动期的开关，点击工控机桌面的vibration test.exe 图标，选择正弦扫频振动实验。

（4）旋转增益旋钮约至60%，运行自检。

（5）待系统提示自检成功，点击运行开始运行实验，按照本实验要求进行采集数据。

（6）采集完毕后，先将功率放大器的增益旋钮旋至复位，关闭各个软件。功率放大器的关闭方式如下：1.将输出方式站换到低阻 2.按下电源B的OFF按钮，此时ON上指示灯灭，OFF指示灯亮。 3.约等十多秒后按下A按钮，此时只有风扇转动，可能会有短暂的声音，这是正常的。

（7）关断外部供电，实验完毕。

2 注意事项

（1）当由于电源干扰等原因引起的失控或计算机死机发生时，应按如下方式进行：

A 立即把功率放大器的增益平滑减至最小

B 关掉功放电源

C 关掉微机，改为自闭环，重新开机并进行检查

（2）如发现振动台工作不正常或动圈绕阻与壳体摩擦时，应首先关闭功放增益然后停机检修。

1.5 实验报告要求

（1）在200~1000Hz频率范围内，每隔40Hz对被校传感器进行校准。

（2）根据实际测试数据，求出对应被校传感器的灵敏度。

（3）进行误差分析，写出实验总结。

1.6实验记录

实验三测试系统动态测试误差修正

1.实验目的

1.1 掌握铂电阻温度测试系统的组成及测试原理.

1.2掌握铂电阻温度测试系统动态响应误差及一阶时域特性参数.

1.3掌握用模拟补偿网络进行动态特性校正的方法,并用T和其他参量的关系检查回归效果.

1.4熟悉实验所使用的各种仪器的基本工作原理和使用方法.

2.实验设备

温度测试系统是由铂电阻,调理电路,补偿网络和增益补偿四部分组成

实验系统方框图

本实验所用铂电阻为金属热电阻，铂热电阻与温度之间的关系近似线性。在-200℃到0℃之间可用下式表示：

230[1(100)]t R R At Bt C t t =+++-

在0℃到650℃之间可用下式表示：

)1(20Bt At R R t ++=

式中 ：℃时的铂电阻的电阻值温度为t R t -

℃时的铂电阻的电阻值温度为00-R

A,B,C-由实验确定的常数

任何测量温度的传感器和仪表旗帜是温度都不是立刻响应被测介质的温度变化的。同样，铂电阻测温也有时间滞后的问题，滞后时间不仅决定于波电阻的导热系数，外壳的表面积，还决定于被测介质的热容量和导热系数以及介质本身的流动情况。

图二是铂电阻的实验阶跃响应曲线，当输入一个阶跃信号后，输出信号可近似的用一阶惯性环节来描述。

图二 铂电阻的实验阶跃曲线

(纵坐标是铂电阻输出信号的归一化值h(t)/h(∞),h(∞)为稳态值) 铂电阻的测温系统为一阶惯性环节，其传递函数为：

1

s )(+=

T K

s G 式中，T ：时间常数；

s ：拉氏算子； K ：静态传递函数。

为了改善一阶惯性环节的动态特性，可串联一个时间常数相同的一阶微分环

节：

1

)

1()(++=

S T TS K s G dc dc dc

式中， dc K ：动态补偿滤波器的静态传递函数；

dc T ：动态补偿滤波器的时间常数。

在参数设计时，取其零点的时间常数就是被补偿测试系统的时间常数，其极点的时间常数dc T 符合动态性能要求。

动态补偿滤波器与测试系统串联后的等效系统的传递函数为：

1

)()()(+=

=S T KK s G s G s G dc dc

dc e

仍然是一阶惯性环节，但其时间常数dc T 是满足测试系统要求的，可能是改进前测试系统时间常数的1/5—1/10。 3.实验目的

用快速插入方法给温度测试系统加一阶跃温度激励,用存储示波器记录补偿前系统的响应.

根据此响应的时间常数和设计要求选择补偿网络,用同样的激励方式检查补偿后系统的阶跃响应,试比较各种补偿方法的效果,并计算各种补偿方法前后的动态特性参数,模拟补偿网络的电路图如下:

本实验所用的CW-I 测温系统动态特性补偿实验仪有三种补偿度(浅,中,深).每种补偿度的阻,容值分别如下:

∙ 浅补偿: R1=6. 2M Ω, R2=6.2 M Ω, C=1μ

f

i1 OC

V 补偿网络电路图