機械工程測試技術實驗指導書

1、機械工程測試技術實驗指導書實驗一測試系統(tǒng)動態(tài)特性測定一、實驗內(nèi)容、要求1熟悉光線示波器上各旋紐和開關的作用，開機空操作有關部分。2測定光線示波器振動子幅頻特性。3測定低通濾波器幅頻特性和相頻特性。二、實驗目的、意義1了解光線示波器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理并能正確使用。2掌握光線示波器振動子幅頻特性測定方法，理解幅頻特性對記錄結(jié)果的影響。3掌握低通濾波器動態(tài)性測定方法。三、儀器設備SC16型光線示波器XD12型信號發(fā)生器萬用表NLD-Y2型低通濾波器DT6A型頻率特性測試儀雙蹤示波器萬用表NLD-Y2型低通濾波器DT6A型頻率特性測試儀雙蹤示波器四、試驗步驟1光線示波器振動子幅頻特性測定1）按圖接好

2、線路2）接入電阻R3，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器正弦輸出電壓，使交流電表的指示值不超過所選用振子的最大允許電流。3）接入光線示波器振子，在信號發(fā)生器供給振子電流不變的情況下，逐漸改變信號頻率，按下拍攝按鈕，記錄不同頻率下光點偏移量。2低通濾波器的幅頻、相頻特性測定1）BT6A工作原理；BT6A由激勵被測對象的信號發(fā)生器和測量對象幅頻特性和相頻性的相關器組成，如圖1-2所示。雙相數(shù)字振蕩器產(chǎn)生數(shù)字式正弦波sint和數(shù)字余弦波cost，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生X(t)=Xsint的正弦波輸出，以此激勵被測對象。被測對象的輸出y(t)=Rsin(t+)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后在數(shù)字乘法器中和數(shù)字式正弦波，數(shù)字式余弦波相乘，再經(jīng)各

3、自的數(shù)字積分器積分求平均。這種相關濾波過程可濾去諧波噪音和直流分量，得到直角坐標中的實部A和虛部jB，然后由數(shù)字坐標轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成極坐標中的模R，相角和對數(shù)坐標中的模LOGR?；具\算關系式為：為信號周期，N取正數(shù)為積分周數(shù)2）低通濾波器工作原理：本儀器包括兩路獨立的濾波電路，每一路都由輸入級，濾波器，輸出等三部分電路組成，其方框圖如圖1-3所示：圖1-3輸入級包括衰減器和電壓跟隨器，用以實現(xiàn)高的輸入阻抗和對濾波器的緩沖作用。濾波單元由三級互相隔離的二階ButterWorth濾波器構(gòu)成，具有最大平坦衰減的六階低通濾波器，其傳遞函數(shù)為：式中：輸出級采用運算放大器配接互補推挽放大器，增加儀器的負載能

4、力。圖1-43）實驗步驟：（1）將被測系統(tǒng)NLD-(1/2)的輸入接到BT6A的輸出高端和低端，而將NLD-(1/2)的輸出接到BT6A輸入的高端和低端；（2）將NLD-(1/2)的截止頻率開關打在100Hz檔；（3）將BT6A的輸入選擇置于測量“發(fā)生器”，顯示選擇置于R/，積分周數(shù)于“自動”；（4）將BT6A輸出電壓選擇開關打在“1V”檔，按下“測量”按鈕，調(diào)節(jié)微調(diào)電位器，以重復測得使得R=1.0v；（5）輸入選擇開關轉(zhuǎn)換到“系統(tǒng)”測量；（6）輸入電壓量程到“10V”檔；f (Hz)102030405060708090R(V)100110120130140150（7）調(diào)節(jié)頻率選擇開關，按下“

5、測量”按鈕，記下各頻率時幅度時的幅值R和相角度，并將所得結(jié)果填入下表；五、實驗報告 1光線示波器振動子幅頻特性測定 1）量出幅值A將結(jié)果填入下表：（重復三次，求出平均值）序號f (HZ)A（mm）第一次第二次第三次平均123456789 2）以幅值A為縱坐標，頻率f為橫坐標，繪出該振子的幅頻特性。 3）指出振子的工作頻率范圍（按誤差小于±3%） 2、低通濾波器動態(tài)特性測定繪出低通濾波器的幅頻及相頻特性曲線，并分析其特性。實驗二電阻應變片粘貼一、 實驗內(nèi)容、要求1、選片2、試件表面清理3、布片及貼片4、粘貼質(zhì)量檢查5、應變片的防潮處理及引線連接二、實驗目的及意義1、了解電阻應變片的結(jié)構(gòu)

6、及其工作原理。2、掌握應變片的布片原理及粘貼技術。3、熟悉萬用電橋及兆歐表使用。三、儀器設備萬用電橋兆歐表萬用表金屬等強度梁及溫度補充塊電烙鐵、剪刀、鑷子、鋼板尺、剝線鉗、丙酮、玻璃紙、脫脂棉、膠布、螺絲刀、石蠟、導線、套管等。四、實驗步驟應變片的粘貼工藝包括試件表面處理，應變片的選檢、粘貼、引線連接，質(zhì)量檢查和防護層敷設等過程，亦可稱為應變片的安裝。1、試件表面清理：為了能使應變片牢固地貼在試件表面上，試件表面貼片處的清理十分重要；首先，應將試件貼片部位的漆層、油污以及銹層清除干凈，試件表面的刀痕可用銼刀或砂布打磨，打磨出與應變片主軸線呈±45º的交叉網(wǎng)紋。在試件表面畫出

7、定位線（主軸線沿等強度梁的軸線），如圖（2-1）示，以便準確粘貼。劃出標志線后，用粘有丙酮的棉球擦拭試件表面，更換棉球反復擦，直至棉球無黑為止。經(jīng)清洗后的表面勿用手接觸，保護干凈，以待使用。2、應變片的選檢：用四位萬用電橋?qū)λo應變片逐一進行測試，（注：測時要焊上。）；按照同一電橋的應變片其阻值偏差±0.5，且靈敏系數(shù)相同的原則，選出六個應變片；然后在每片的蓋片上畫出線柵的橫向中心定位線，如圖（2-2）示。3、應變片的粘貼：粘貼的方法視所選用的粘合劑和應變片的基底材料不同而異；對紙基應變片，采用KH502膠,貼片加壓0.5-1kg/cm（加壓時間約1分鐘左右）然后沿應變片主軸線水平方

8、向?qū)⒕垡蚁┎∠?。依同法粘?片。4、粘貼質(zhì)量檢查：對粘貼在試件上的應變片，在進行固化前應對粘貼質(zhì)量進行初步檢查。觀看有無氣泡及邊角翹起等現(xiàn)象，用萬用表測線柵的電阻值，看有無斷路現(xiàn)象，用兆歐表檢測絲柵與試件的絕緣電阻，要求電阻>50M。5、連接引線的焊接：為了使應變片便于方便的與應變儀連接，應在應變片的引線上焊接一段導線，焊后用萬用表檢查焊接質(zhì)量，確認無誤后用塑料套將焊接頭封上，并用膠布將引線固扎在梁上。 6、應變片的保護與密封：按照測試任務的要求，應變片可能工作在各種不同的環(huán)境條件下，如高溫、高壓、油、水、化學試劑以及土壤等不同介質(zhì)中工作。為了防止其它工作或有害介質(zhì)損壞、腐蝕應變片而使

9、其不能傳遞應變，所以應對應變片采取防護與密封措施。采用最簡單的方法是在應變片表面涂一層石蠟，方法是用烙鐵將石蠟溶化后在應變片表面與引線上，注意密封面積要比應變片大約2/3。則電阻片安裝完畢。五、實驗報告1、簡述貼片的主要步驟及對粘貼質(zhì)量應作哪些檢查，才算合格可用。 2、討論電阻應變片在彈性元件上，粘貼方向不準確，對被測量（應變、力、壓力、扭矩等）的影響實驗三電橋特性和靜應變測量一、實驗內(nèi)容、要求1靜態(tài)應變儀的調(diào)試2組橋3應變測量二、實驗目的、意義1掌握用電阻變片組成測量電橋的方法。2掌握靜態(tài)電阻應變儀的使用方法。3驗證電橋的和差特性。4驗證測量應變值與理論計算值的一致性。三、儀器設備靜態(tài)電阻應

10、變儀應變發(fā)生梁法碼圖3-1四、試驗步驟1 了解所采用的靜態(tài)應變儀的正確使用（見附錄一）;2接線。（參照附錄一）3組橋方法和順序，按圖（3-1）所示的組橋方法和順序組成各種測量電橋。4測量：a) 平衡電橋；b) 加載，在加載后，測量電橋失去平衡而使指針偏轉(zhuǎn)，這時依次按指針偏轉(zhuǎn)的反方向分別調(diào)節(jié)各調(diào)節(jié)盤，使應變儀電表指針再次指零，計算各調(diào)節(jié)盤指示讀數(shù)的代數(shù)和，即為指示應變值，把每一級加載及卸載后的讀數(shù)值計入表中。c) 根據(jù)（圖3-1）的組橋方法和順序分別加載測量。并將所測的應變值分別記入表中，然后將各表（各種組橋方式）的數(shù)據(jù)進行比較。表3-1荷載(kg)加載卸載機械滯后線性加載卸載機械滯后線性測值真

11、值測值真值測值真值測值真值五、實驗報告1按表列出試驗數(shù)據(jù);2根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算機械滯后及非線性。3計算在測量載荷下，梁的理論應變值并與實測值相比較。4根據(jù)試驗記錄和計算結(jié)果說明電橋加減特性。實驗四測試系統(tǒng)動態(tài)特性測定一、實驗內(nèi)容、要求1等強度梁的靜態(tài)標定2等強度的動應力測量二、實驗目的、意義1了解動應力的測量方法2掌握靜態(tài)標定的原理和技巧3正確使用動態(tài)電阻應變儀和光線示波器三、儀器設備YD-28型動態(tài)電阻應變儀SC-16光線示波器動應力發(fā)生器及應變器砝碼四、試驗步驟1如圖4-1所示連接測量電橋2測量系統(tǒng)如圖4-2所示3經(jīng)指導教師確認無誤后，接通儀器電源。4參照SC-16示波器操作規(guī)程（附錄三），

12、將其調(diào)至待工作狀態(tài)。5參照YD-28應變儀操作規(guī)程（附錄二），將其予調(diào)平衡，并置衰減于30檔位。6電標定：選擇適當?shù)乃p擋位，進行電標定并進行記錄。7機械標定，先調(diào)零線，再分別加（卸）1.5kg（三個）砝碼，每加（卸）一次，記錄一次，最后記上零線。8起動梁上小電機，使梁處于交變應力之工況下，進行記錄。（最好為20cm紙長）9按照6，7再進行一次電標定和機械標定并把記錄紙撕下密封保存，待數(shù)據(jù)處理時用。10按開機的程序關閉全部儀器，并斷開電源。五、實驗報告1用最小二乘法計算標定常數(shù)。2計算所測應力的峰值。3電橋、動態(tài)應變儀和光線示波器組成的測量系統(tǒng)為什么采用標定法？4電標定和機械標定有何關系？電標

13、定在現(xiàn)場機械參數(shù)測量中，起著什么作用？實驗五常用傳感器性能一、實驗內(nèi)容、要求1差動變壓器的標定。2電渦流式傳感器的標定。3霍爾傳感器特性。4差動變面積式電容傳感器特性。二、實驗目的、意義1熟悉傳感器實驗系統(tǒng)的使用方法。2掌握電渦流傳感器、霍爾傳感器、差動變壓器式傳感器及電容傳感器特性及使用特點。三、儀器設備傳感器系統(tǒng)實驗儀接插線若干示波器四、試驗步驟* 注：在四種不同類型傳感器性能測試中，可根據(jù)具體條件和課時按排，至少選做其中兩種。1差動變壓器的標定1）使用ZCY-1綜合傳感器實驗儀的音頻振蕩器，差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾器器、測微頭、電橋、V/F表，雙蹤示波器。2）有關旋鈕的位置

14、：音頻振蕩器調(diào)在4KHZ，（用V/F表測或示波器測），差動放大器的增益打到最大，V/F表打到±2V檔。3）按圖（5-1）接好線路：（注意要反復檢查，切不可接錯）。4）裝上測微頭，上下調(diào)整使差動變壓器鐵蕊處于電感線圈的中段位置。打開CY-1的電源開關及各使用單元的工作開關。5）用示波器觀察音頻振蕩器的輸出，調(diào)整振蕩器的幅度旋鈕，使激勵電壓幅度為Vp-p:=1.5V。6）利用示波器和電壓表，調(diào)整各調(diào)零及平衡電位器，使電壓表指零。7）給梁一個較大的位移，調(diào)整移相器，使電壓表指零。8）旋轉(zhuǎn)測微頭，每隔1.0mm讀數(shù)并記錄實驗數(shù)據(jù)在表（5-1）。表5-1X(mm)V(v) 2電渦流式傳感器的靜

15、態(tài)標定：1）使用ZcY-1傳感器原理實驗儀的渦流變換器，V/F表、測微頭，鐵測片，渦流傳感器，示波器。2）安裝好傳感器和測微頭。3）觀察傳感器的結(jié)構(gòu)，它是一個平線圈。4）用導線將傳感器接入渦流交換器的輸入端，將輸出端接至電壓表，電壓表置20V檔，如圖（5-2）示。5）用示波器觀察渦流變換器輸入之波形。如發(fā)現(xiàn)沒有振蕩波形出現(xiàn)。再將測體移開一些觀察。6）適當調(diào)節(jié)傳感器的高度，使其與被測鐵片接觸，從此開始讀數(shù)，把測微頭、示波器及電壓表的讀數(shù)記入表（5-2）中。表5-2X(mm)Vp-p(v)V(v)建議每隔0.25mm讀一次數(shù)，到線性嚴重變壞為止。注意被測體與渦流傳感器測試頭平面必須平行，并將測點盡

16、量對準測體中間，以減少渦流損失。3霍爾式傳感的特性1）使用ZcY-1傳感器原理實驗儀的霍爾片，磁路系統(tǒng)、電橋、差動放大器，V/F表、直流穩(wěn)壓電源、測微頭部分。2）差動放大器增益旋鈕達到最小，電壓表置200mv檔。3）按圖（5-3）接線：W1、R1為電橋單元中的直流平衡網(wǎng)絡。裝好測微頭。4）開啟電源，差動放大器調(diào)零，然后重新檢查線路。5）調(diào)整W1使用電壓表指示為零。6）向下旋動測微頭，記下電壓表的讀數(shù)，建議每0.2mm讀一次讀數(shù)，從15.00mm到5.00為止。將讀數(shù)記入表（5-3）中。表5-3X(mm)V(v)X(mm)V(v)4差動變面積式1）使用zcY-1傳感器原理實驗儀的電容傳感器、差動放大器、低通濾波器，V/F表，測微器及示波器。2）按圖（5-4）接線，進行差動放大器調(diào)零。3）把差動放大器增益旋紐調(diào)到中間，V/F表打到V，±200mv檔，調(diào)節(jié)側(cè)微頭，使輸出為零。 4）旋動側(cè)微器，每次調(diào)0.5mm，記下這時測微器的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù)，填入表（5-4）中，直止電容動片上（或下）靜止復蓋面積最大為止。表5-4X(m