測試技術實驗指導書

1、測試技術實驗指導書交通運輸工程學院測控室2005年5月10日實驗一 應變片的粘貼與檢驗一、 實驗目的： 1、了解應變敏感元件應變片的構造、特點。2、掌握箔式應變片的粘貼方法。3、掌握對已粘貼好的應變片的檢驗方法。二、 實驗設備：電橋 一個 萬用表 一個兆歐表 一個 應變片 連接片 粘結劑 502清洗劑 酒精或丙酮 紅外線燈三、 實驗要求：1、 觀察、選擇和檢驗應變片：1）、觀察各種類型和規(guī)格的應變片的構造、了解其特點。2）、根據(jù)測試需要選擇不同阻值和類型的應變片。3）、先檢查應變片完好后，先用萬用表、再用電橋測出應變片的準確阻值、要求組成同一電橋的各應變片的靈敏度系數(shù)相同，其阻值相差應小于0.

2、5歐。2、 試件表面的清洗及處理：1）、除去試件表面的鐵銹、油漆和污物。2）、用銼刀、砂布等打磨試件的粘貼處、光潔度應達到 5左右。3）、用劃針在測點處劃出應變片的定位線。4）、用清洗劑對試件進行清洗。3、 粘貼應變片1）、在測點和應變片的反面均勻的涂上一層502膠，將應變片涂膠的一面放到測點上并對好定位線。2）、在應變片的正面復蓋上一小片濾紙或塑料薄膜，防止粘手，然后用手指沿應變片的縱向、向一個方向滾壓，擠出應變片下的氣泡和多余的膠水。3）、按住應變片不動，保持3分鐘左右即可 （注：如果不是瞬干膠，則要晾干24小時）3、安裝接線： 1）、在應變片的引出線端約2厘米處粘一小塊聯(lián)接片。 2）、將

3、應變片的引出線燙上錫并套上套管。 3）、將應變片的引出線在聯(lián)接片上焊接好4、 貼片質(zhì)量檢查： 1）、用萬用表測量應變片的引出線，檢查在貼片的過程是否造成短路、斷路。 2）、用兆歐表測量應變片與試件間的絕緣電阻，要求達到或大于100兆歐，如果未達到，可用紅外線燈烘烤，直到達到要求為止。5、 應變片的防潮處理：測試前一般要對應變片進行防潮保護。方法一：將防潮劑（配方：松香50%、石蠟40%、黃油10%）在容器中加熱熔化、攪拌均勻、涂在應變片上，完全蓋住應變片。方法二：直接用703膠涂蓋即可。四、 回答問題：1、 你所用的應變片構造如何，貼應變片應注意什么？2、 通過粘貼應變片，你有那些收獲？五、

4、實驗報告要求：1、 有完整的檢驗數(shù)據(jù)實驗二 組橋比較一、 實驗目的：1、 了解應變片及測量電橋的工作原理。2、 掌握用應變原理進行測試的一般方法。3、 掌握利用單臂、半橋和全橋電路進行測試的優(yōu)缺點。二、 實驗設備：傳感器實驗儀。（帶應變片的懸臂梁、電橋盒、差動放大器、電源、毫伏表、測微頭、連接線）三、 實驗要求：（如下圖接好測試電路） 1、 將差動放大器調(diào)零： 將直流穩(wěn)壓電源打到0伏，電壓/頻率表選擇200mv，差動放大器增益調(diào)到最大，打開總電源和差動放大器電源。用導線將差動放大器正、負輸入端與地端連接起來，將輸出端接到電壓表的輸入端，調(diào)整差動放大器上的調(diào)零旋鈕，使表頭指示為零。2、 按上圖的

5、電路結構，利用電橋盒里的標準電阻和上面的接線柱，用導線組接好單臂測量電路，圖中的電位器為調(diào)平衡網(wǎng)絡。3、 調(diào)整測微頭使雙平行梁處于水平位置（目測），將直流穩(wěn)壓電源打到4伏檔，V/F表打到2V，然后調(diào)整電橋平衡電位器，使表頭指零（需要幾分鐘預熱表頭才能穩(wěn)定）。4、 旋動測微頭，使梁向上（向下）移動，每隔0.5mm讀一個數(shù)并記入表中，記完10個數(shù)后，將測微頭旋回原來的位置。5、 重新組接測量電路，構成半橋系統(tǒng)，重復上面的實驗。6、 重新組接測量電路，構成全橋系統(tǒng)，重復上面的實驗。位移0.51 1.522.53 3.54 4.5 5單臂半橋全橋注意：1、 直流穩(wěn)壓電源只能用4v，以免損壞應變片。2、

6、 重新組橋時必須將電源打到0v。3、 重新組橋后都要調(diào)整電橋平衡電位器，使表頭指0。四、 回答問題：1、 在組接半橋和全橋電路時，接線時應注意什么問題？2、 在更換接橋后，調(diào)整放大器的增益，會有什么問題？五、 實驗報告要求：1、 數(shù)據(jù)完整且接近理論值，如果出入較大，請找出原因。2、 在同一坐標紙上描繪X-Y曲線，比較三種工作方式的靈敏度，并作出解釋。實驗三 差動變壓器的性能、標定、及應用一、 實驗目的：1、了解差動變壓器測量系統(tǒng)的組成和標定方法。2、了解差動變壓器的實際應用。二、實驗設備：1、傳感器實驗臺。2、示波器。三、實驗要求： 1、根據(jù)差動變壓器的工作原理自己設計出差動變壓器的測量系統(tǒng)。

7、 （注意使用相敏檢波器和移相器）2、根據(jù)設計在傳感器實驗臺上搭接好系統(tǒng)，找出其線性范圍，3、完成靜態(tài)標定。4、加入振動臺系統(tǒng)，完成振動測量。四、回答問題： 請指出振動臺的自振頻率。五、實驗報告要求：1、有三次實驗的數(shù)據(jù)表格。2、根據(jù)表1作出VX曲線，指出線性工作范圍。3、根據(jù)表2作出VX曲線，求出靈敏度：S=V/X.4、根據(jù)表3作出梁的幅頻特性曲線5、對上述曲線進行分析，并作出相應的結論。實驗四 電渦流傳感器的靜態(tài)標定及應用一、 實驗目的：1、了解電渦流傳感器測量系統(tǒng)的組成和標定方法。2、了解電渦流傳感器的實際應用。二、實驗設備：1、傳感器實驗臺。2、示波器。三、實驗要求：1、渦流傳感器的靜態(tài)

8、標定1）、按下圖接好實驗電路。 2）、調(diào)整好渦流傳感器的位置，使其對準被測鐵片的中心。3）、打開電源，用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形，時基打到1ms擋，如發(fā)現(xiàn)沒有振蕩波形輸出，可調(diào)節(jié)傳感器與被測體的距離。 可見，波形為 波形，示波器的時基為 ms/cm,故振蕩頻率約為 Hz。4）、調(diào)節(jié)傳感器的高度，使其與被測鐵片接觸，旋動測微頭，每隔0.25mm記下示波器與毫伏表的讀數(shù)，直到線性完全變壞為止。X(mm)Vp-pV2、振幅測量1）、按下圖接好測試系統(tǒng)，圖中W1為電橋單元中的交流調(diào)平衡電位器。 2）、調(diào)整傳感器的位置，使其與被測物體距離約為最佳工作點的位置（利用上面的的結果）。3）、打開（接通

9、）振蕩器電源，將低頻振蕩器的頻率調(diào)到30HZ。4）、電壓表打到20V擋，差動放大器增益調(diào)到最?。ㄗ笮?）、調(diào)接W1電位器，使電壓表的讀數(shù)為零。6）、去掉電壓表，改用示波器觀察波形。7）、改變振蕩器的頻率，用示波器讀出峰峰值記入下表。F(hz)3hz25hzVp-p3、電子稱1）、接回電壓表。2）、調(diào)整傳感器的位置，使其處在線性范圍的起始點附近。3）、調(diào)整W1電位器，使電壓表為零。4）、在平臺上加砝碼，讀出表頭指示值，填入下表。W(g)V5）、在平臺上放一重物，記下電壓表讀數(shù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出W-V曲線，計算靈敏度及重物的重量四、回答問題：1、請指出振動臺的自振頻率。2、如果已知振動臺的振幅

10、為0.2mm。傳感器是否一定要安裝在最佳工作點？3、如果此傳感器僅用來測量振動頻率，工作點問題是否仍十分重要？4、你的筆重多少？五、實驗報告要求：1、有實驗的數(shù)據(jù)表格。2、有靜態(tài)的V-X曲線。3、有振動臺的幅頻曲線。實驗五 霍爾式傳感器特性及應用一、 實驗目的：1、了解霍爾式傳感器測量系統(tǒng)的組成和標定方法。2、了解霍爾式傳感器的實際應用。二、實驗設備：1、傳感器實驗臺。2、示波器。三、實驗要求： 1、根據(jù)霍爾式傳感器的工作原理自己設計出霍爾式傳感器的測量系統(tǒng)。2、根據(jù)設計在傳感器實驗臺上搭接好系統(tǒng)，完成靜態(tài)標定。4、完成霍爾式傳感器的電子稱實驗。四、回答問題：1、霍爾式傳感器為什么要在磁場中工

11、作？2、根據(jù)靜態(tài)標定的結果用此系統(tǒng)可否作振動測量。五、實驗報告要求：1、有實驗的數(shù)據(jù)表格。2、有靜態(tài)的V-X曲線、W-V曲線。有F-V曲線。3、求出霍爾式傳感器的靈敏度實驗六 相關測速實驗一、實驗目的：了解相關技術在微弱信號檢測中的作用，了解相關測速的原理。使用相關測速實驗裝置及其操作軟件進行相關測速實驗。通過實驗，總結各種相關運算實現(xiàn)方法及特點，總結相關測速中各系統(tǒng)參數(shù)如傳感器間隔、采樣速率、數(shù)據(jù)長度、傳感器分辨率等對測量結果的影響。二、實驗設備：相關測速實驗裝置（包括調(diào)速器、電機、電渦流傳感器一對）24V直流穩(wěn)壓電源計算機（安裝數(shù)據(jù)采集卡和相關測速實驗操作軟件）鋁箔三、實驗原理簡述運用相關

12、原理進行速度測量的原理如圖1-1所示。沿運動物體速度方向相隔一定距離安裝兩個傳2感器S1和S2 如圖1（a），通過S1、S2獲得運動物體的表面特征信號如圖1（b）中的S1(t)和S2(t)。(a) (b)圖1 相關測速原理圖理想情況下，S1(t)和S2(t)之間僅存在一個延時t0，是運動物體同一點過上游傳感器S1時刻和過下游傳感器S2時刻的時間差，稱為“渡越時間”?？梢酝ㄟ^相關運算求得渡越時間t0，進而獲得目標運行速度 (1-1)求渡越時間t0，需作S1(t)和S2(t)的互相關函數(shù)，代入理想情況下S2(t)= S1(t-t0)的關系，有 (1-2)在等于渡越時間t0時，互相關函數(shù)R取得最大值

13、。一般用有限時間的積分代替上式，有 (1-3)在數(shù)字化的處理中，若選定采樣周期為，則上下游信號表示為離散的S1(n)和S2(n)，n為整數(shù)。其互相關函數(shù)表示為 (1-4)同樣地，找出使R取得最大值的點m=m0，即得渡越時間為m0。利用數(shù)字相關技術測量速度的步驟：傳感器敏感被測物表面特征或電學特性模擬濾波數(shù)據(jù)采樣相關運算求相關函數(shù)峰值對應的渡越時間求速度數(shù)值。在本實驗裝置中，由電機帶動轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生速度信號。使用直流調(diào)速的方法調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)盤上貼一段鋁箔，鋁箔隨轉(zhuǎn)盤運動，表面特征依次被上游和下游傳感器讀得，求兩信號的互相關函數(shù)就能獲得渡越時間值。四、實驗步驟1、 確認調(diào)速器、電機、傳感器與電源、計

14、算機的正確連接。2、 確認轉(zhuǎn)盤上的鋁箔無脫落，調(diào)整傳感器的垂直距離，確保轉(zhuǎn)盤通過時鋁箔在傳感器的線性測量范圍內(nèi)。3、 打開電渦流傳感器的24V供電電源。運行實驗配套軟件，啟動電機，電機轉(zhuǎn)速（包括正反轉(zhuǎn)）在軟件中調(diào)節(jié)。4、 待電機到達穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時按下“連續(xù)測量”鍵。當鋁箔到達傳感器下方時會自動進行速度測量。觀察屏幕顯示的測量結果，記錄測量數(shù)據(jù)。5、 更改相關運算的軟件參數(shù)，如采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、相關算法等。觀察測量結果，比較系統(tǒng)在各參數(shù)下的測量情況。6、 更改硬件參數(shù)，如傳感器間距、傳感器離皮帶表面高度、皮帶運行速度等參數(shù)。觀察測量結果，比較測量情況。五、驗證性實驗1、 系統(tǒng)的非線性誤差取若干不同

15、的速度點，在下表記錄實測速度值，并擬合曲線，求實驗系統(tǒng)的非線性度。相關測速實驗裝置速度控制電壓和測得速度對應關系表變頻器速度控制電壓（v）-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00V顯示速度（m/s）變頻器速度控制電壓（v）1.02.03.04.05.0顯示速度（m/s）2、 同一速度不同采樣頻率下測得速度的比較保持變頻器速度控制電壓為 ，改變采樣頻率，在下表記錄不同頻率下測得的速度數(shù)值。同一速度不同采樣頻率下測得的速度數(shù)據(jù)表采樣頻率（Hz）10020050010002000顯示速度（m/s）3、 數(shù)據(jù)長度對測量結果的影響對同一速度，同一采樣頻率采用不同的數(shù)據(jù)長度進行測量，觀察互相關圖象的差別

16、并對其進行描述。 4、 極性相關、半極性相關和非極性相關的測量比較對同一速度，同一采樣頻率，同一數(shù)據(jù)長度，比較分別使用非極性相關、半極性相關和極性相關三種方法時不同的互相關曲線圖，并在下面描述其特征與區(qū)別。 六、注意事項1、 更改硬件參數(shù)時一定要先停電機，然后再進行操作。2、 進行連續(xù)測量時，程序一直判斷鋁箔信號然后進行相關運算，不能在這個時候更改軟件參數(shù)（電機速度仍可以調(diào)整）。七、思考題1、 運用數(shù)據(jù)相關的性質(zhì)解釋進行低頻濾波時與沒有低頻濾波時相關函數(shù)曲線的差別。2、 工業(yè)過程中哪些地方還可以用到相關測速？哪些現(xiàn)有的測速方法換成相關測速會更好？除了測速以外，相關技術還能用在哪些地方？請選擇回答以上其中一個問題，并給出實現(xiàn)方案。3、 使用數(shù)字相關，渡越時間t0的測量極限分辨值是采樣周期。是直接影響速度測量精度的因素。請分析一下采樣周期是怎么影響測量結果的。如果測量同一個速度值，采樣周期改變后，其他參數(shù)應該怎樣進行調(diào)整。4、 2004年4月12日電腦報F6版有一編文章，手掌中的玄機光電鼠標技術漫談介紹光電鼠標是靠鼠標下方的一個CMOS傳感器來負責分辨鼠標移動的。CMOS并不是一直開著，而是是按照一定的頻率對圖象進行采樣的，這個頻率叫做“鼠標刷新率”，采樣一次為一幀，所以這個刷新率的單位是“幀