五邑大学测试技术课程实验报告(优异版)

测试技术实验
指导老师：樊可清
课程实验一：自行车冲撞受力分析
1、实验目的
测试一辆自行车，遭遇正面冲撞车架1分析三个梁的变形方式，即，弯曲的方向；2分析三个梁所受冲击作用的方式，弯曲变形及拉（压）变形的比例；。

将测试过程、测试数据处理结果与理论分析的结论进行对比，加深同学们对实际结构受力作用及其实验分析方法的理解。

通过实验，使同学们更加直观地理解和思考机械设计中实际载荷与强度设计之间关系、直观地看到理论与实际之间密不可分的关系。

2、实验内容
(1).实验对象是一辆通用自行车，在其主梁等关键部位粘贴应变片，然后，用足够长的导线接好应变采集系统，准备测试正面冲撞过程关键部位的受力大小。

(2).运用学过的力学知识分析测试结果，说明自行车冲撞情况下的受力性质。

3、任务流程
(1).准备一辆自行车，分析自行车受到正面冲撞时车架上受力最大的部位，即，危险部位的位置以及危险应力的作用方向。

画简图进行分析，并写出分析依据和给论。

(2).制定并撰写实验方案，内容包括：
(a).测试系统组成与设计：包括测试哪些物理量、采用什么方法、达到什
么目的。

例如：应变片粘贴部位和接线方法、测量冲撞力大小的传感
器及其固定方法。

以及，所需仪器及连接方法，用简图示意和文字说
明的方法，逐条详细描述清楚；
(b).实验过程设计：即，如何加载、如何记录，如有必要也用简图加文字
说明的方法描述；
(c).列出所需器材清单、时间计划清单、实施操作流程清单；
(d).将以上内容整理成实验任务书，提交指导教师审核。

审核后若需修改，
则修改后继续提交，直至任务书获得批准。

(3).组织实施实验
(a).根据任务书中设计的测试系统方案，完成传感器安装、粘贴、接线等
工作，等待指导教师检查认可后，进行加电、调零等工作；
(b).根据任务书中设计或规划的实验流程进行实验，并记录相应的数据，
完成实验。

4、数据分析与整理
(1).用适当软件(Matlab)回放、显示数据波形，分析并从中读出所需的特征点数值，例如最大值等；
(2).统计处理，针对同一工况下的多次实验所得到的数据，计算平均值、最大值、均方差等。

或者，进行归一化并计算协方差以分析相关性等；
(3).整理分析结果，根据拟利用数据说明的问题的性质，选择适当的数据表示方法，例如：整理数据表格、曲线图表等等，以备撰写报告之用。

5、撰写实验报告
(1).说明实验目的；
测试一辆自行车，遭遇正面冲撞车架主梁等关键部位的受力大小以及不同部位冲击力之间的相互关系。

将测试过程、测试数据处理结果与理论分析的结论进行对比，加深同学们对实际结构受力作用及其实验分析方法的理解。

通过实验，使同学们更加直观地理解和思考机械设计中实际载荷与强度设计之间关系、直观地看到理论与实际之间密不可分的关系。

(2).实验前的分析结果和依据；
(3).实验测试系统的构造、原理及实验方法；
测试系统的构成:传感器→单车→应变片→导线→电阻→桥盒→应变仪器→A/D转换器→计算机。

原理：粘贴在自行车三条梁上的应变片，自行车撞击将产生变形，应变片也将随之发生形变，应变片和力传感器将待测的非电量转换为电量，调理电路将电量转换为电压，电压信号放大为较强电压信号，进行A/D转换后输入电脑保存。

d、应变片的粘贴步骤以及电桥的选择
1.设计布片方案。

可根据测试对象及测试目的设计布片方案。

2.选片。

首先检查应变片的外观，剔除敏感栅有形状缺陷或片内有气泡、霉斑、锈点
的应变片，再用万用表测量应变电阻片的电阻值，并与电桥进行阻值选配。

3.打磨。

对布片位置的构件表面测量待测点打磨，打磨后表面应平整光滑，无锈点。

4.画线。

在被测点处用钢针精确地画好十字交叉线，以便定位。

5.清洗。

用浸有丙酮的药棉清洗预测部位表面，清洗油垢灰层，保持清洁干净。

6.粘贴。

将选好的应变片背面均匀地涂上一层胶黏剂，胶层厚度要适中，然后将应变
片的十字线对准构件待测部位的十字交叉线，轻轻地校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶黏剂，保证胶层尽可能薄而均匀。

7.固化。

贴片后最后自然干燥24h，必要时可以加热烘干。

8.检查。

包括外面检查和应变片参数及绝缘电阻的测量。

9.固定导线。

将应变片的两根导线引出线接在接线端子上，再将导线由接线端子引出。

10.对贴片构件进行测试。

应变测量的基本工作方式：半桥电路。

如下图所示。

实验中，我们采取的两个完全一模一样的应变片粘贴在车架的横梁上。

按下图方式粘贴在横梁上，使之构成一个半桥。

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414122212121141412221212113241R R V V V V R R R R R V v R R V V V V R R R R R V v R R R R R R R R R R V v v v R L ∆-=-≈++-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++=∆=≈++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-+++==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-=ααααααααααααα 在半桥电路中，电桥输出：V1+V2
①由上式可得，若电桥输出电压v 为正数，则可判断出该横梁处于受拉伸的状态；若电桥输出电压v 为负数，则可判断出该横梁处于受压缩的状态。

②已设定供桥电压 V 为恒压源，且因应变片相同，所以比例系数K 也一样，我们想要求出的应变量之比就是电桥输出电压v 之比。

.
数据处理
静止的原始数据
第一次实验的原始数据
第二次实验的原始数据
第一次和第二次实验的最大值
第一次和第二次实验的最小值
第一次和第二次实验的平均值
第一次和第二次实验的均方值
数据分析
横梁1的应变片是接通道1的
下梁2就接通道2的
后梁3是接通道3的
1；从实验数据能看到每个通道的最大值都是正的，每个通道的最小值都是负
的这样只能判断应变片的独自拉伸和压缩状态，不能判断整一条梁的压缩和拉伸状态，和弯曲方向；
2；在均方值里可以看出梁的变化波动；
3；在平均值那里可以看到正负数据的存在，就是v1和v2相减的平均值当为
正数的时候上应变片是拉伸下应变片是压缩所以正一根梁是向下压缩；当平均值为负的时候上应变片是压缩，下应变片是拉伸，则整一根梁是向上弯曲；
所以从上面的数据可以看出1横梁是向上弯曲的
2下梁是向下弯曲的
3后梁是向里弯曲的
4分析三个梁所受冲击作用的方式，弯曲变形及拉（压）变形的比例；
A作用方式横梁受压缩，下梁受拉伸，后梁受压缩。

B拉（压）变形比例就是最大值跟最小值绝对值之比
1横梁的为第一次为2.9，第二次为4.8
2下梁的为第一次为9.7，第二次为9.6
3后梁的为第一次为1.6，第二次为1.6
所以两次实验后梁的变化最小下梁比横梁大但是按理论推导应该是横梁比下梁大所以我们进行了讨论
本组试验得出的结果是下梁的受力大于横梁和后梁。

其原因有:
1、测量误差引起的，即测量时下梁处的应变片有动态变化。

2、下梁的应变片贴片时没有保证应变片与梁体完全接触。

这样产生的应变量会非常大。

3、外界环境引起的测量误差。

4、应变片的贴片位置处于应力变化敏感处，而其他应变片的位置不是应力变化敏感区。

因为当单车受到撞击时，从前叉接触横梁开始，作用力是递减的。

经过组员讨论，认为原因4的可能性是最大的。

试验总结
本次试验是测试技术试验，涉及到测试方法的分类和选择，传感
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。

在做测试技术的实验前, 就是进行实验前的准备阶段。

首先我对每个组员进行了分工，但是动手时又发现完全不一样。

因为不是每个人安排好的工作就能完成。

还有就是每个人的动手能力完全不一样，在试验过程中也是不断的磨合。

试验刚开始我们以为不会很难做,因为虽然老师在课上有讲那些知识点,比如应变片的贴法，贴片时的注意事项等等。

可是就是一旦开始贴片竟然不知道从何开始！比如贴片前要对贴片处进行打磨，要测量应变片的电阻值大小。

真是验证了那句话“理论和实践有事确实不一样”。

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,在听师兄讲解时就会完全听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间，特别是这种有着应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,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。

因此就有这种情况发生，有的组做试验花费7-8个小时，而有的组就用了2-3个小时。

本实验中电桥的选用和接法是核心，必须要在试验之前弄清楚。

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。

试验过程中会遇到各种各样的问题，比如最普遍的错接线问题，很容易就会发生。

遇到这种情况就需要冷静下来细细的理顺接线
的思路，然后找出错误进行改正，防止再发生类似错误发生。

还有就是会遇到接触不良的情况，因为每个人的接线方式不一样，同时又有线头灵敏度的问题，最终就会导致接触不良，计算机不能捕捉到实验信号。

我们的解决方法就是拆除问题线路，换不同的组员重新接线，然后再进行调试。

接线数量很多，试验过程中各种线路繁杂，需要专人进行整理。

试验完成后,我感觉问题更多，必须要进行总结和思考。

很多组做完实验后就直接走人，剩下实验室里一大堆的乱糟糟的线路被扔在地板上。

这样,实验室在那几天显得十分的凌乱。

感觉就是一群没有素质的人乱翻了一遍后就走了。

这一点我觉得每个区做试验的人必须要进行深刻的反思才行。

作为当代的大学生，做试验固然重要，但是整理实验的器材也是实验的一部分之一。

“虎头蛇尾”作为我们大学生而言，确实不可取。

当然试验的总结也是必不可少的，只有总结了，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。

直到做完测试实验、完成试验总结时,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。