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1、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
2、准与分析。如图1所示主要实验设备及性能设备名称设备型号主要性能数量永磁振动台2202频率范围5-5000Hz1压阻放大器量程开关为40%时增益K1为51标准压电加速度传感器YD-37-4129测量范围2000m/1被校压阻加速度传感器5423量程500g，1振动加速度变送器4129/20g测量范围0-20g1压阻放大器量程开关20%40%60%80%100%增益K14052.51.251系统灵敏度S=KEs=K0.328mv/g=2500K1/500g=mv/gSLM振动加速度变送器输入输出关系式0.25v/g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
3、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
4、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
5、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2001000Hz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实验记录实测频率标准电压幅值被校电压幅值被校灵敏度实验三 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
6、实验所使用的各种仪器的基本工作原理和使用方法.2.实验设备实验设备名称型号设备性能数量铂电阻传感器1恒稳槽HC20170200C1存储示波器TDS220100MHz1温度测试系统自制0.01%,5PPm1数字电压表1直流稳压电源12V, +24v1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：在0到650之间可用下式表示：式中 ：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
7、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：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： 式中， ：动态补偿滤波器的静态传递函数；：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
8、常数符合动态性能要求。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：仍然是一阶惯性环节，但其时间常数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1/51/10。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.i3i1i2R1R2V1补偿网络电路图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: R
9、1=6. 2MW, R2=6.2 MW, C=1mf 中补偿: R1=6. 2MW, R2=6.2 MW, C=1mf 深补偿: R1=6. 2MW, R2=6.2 MW, C=1mf4.实验操作 4.1 操作步骤打开恒稳槽电源,调节温度,使水加热到80摄氏度左右并保持恒定.(请在实验前20分钟先加热)关闭直流稳压电源,然后分别将直流稳压电源上的+12V, -12 V , +24V和地接到CW-1对应的接线柱上.将铂电阻信号调理电路引出的红线接到CW-1的+24V接线柱上,黑线接至CW-1的输入端CW-1的选择开关打到内,将输入端补偿前与补偿后分别接到存储示波器的两个通道.检查接线是否正确后,
10、打开直流稳压电源.选择补偿开关(浅,中,深),每次只有一个开关按下.打开存储示波器,选择合适的采样时间(推荐5s)和电压幅值(推荐1V). 调整示波器界面,使铂电阻传感器在室温下输出波形.将传感器快速插入恒温槽并保持大约40秒,观察动态响应过程,并用存储示波器记录下波形.取出传感器在瓷盘或玻璃杯中冷却,等待下一次实验使用.观察存储示波器上记录的传感器补偿前, 后的波形, 并将波形通过与示波器连接的打印机打印出来.选择不同的补偿度开关,观察不同补偿度的补偿曲线有何区别并记录每次测量的曲线.4.2 自主性实验操作步骤1. 补偿 度开关按钮全部弹起,选择开关打到外,将外接补偿的引出端和地端接到外接线
11、路板上.自行设计并计算好网络参数.接好R1,R2,C构成的补偿网络,将补偿后的网络接进测温系统引入端.2.打开直流稳压电源.3.重复4.1操作步骤59.4.调节增益调节旋钮,使补偿前,后的静态输出相等,以保证补偿前,后的静态灵敏度不变.4.3实验注意事项1.恒温槽在实验过程中不能随意开,关,不要将铂电阻传感器顶端直接触硬物,以免顶端保护管破裂,损坏其内部的铂热电阻.2.传感器不要长时间放在加热的恒温槽中,以免损坏传感器接线盒内的调理电路芯片.3.传感器取出冷却过程中,一定放在瓷盘或玻璃杯中,以免烫伤其它的东西.4. 严禁在未关闭直流稳压电源的情况下,对CW-I测稳系统进行接线.5.实验报告要求1.了解测稳系统动态特性补偿的工作原理及参数选择方法.2.记录实验所用仪器设备的名称,型号.3.记录和整理各次实验(浅,中,深)动态曲线,并标明不同补偿度的y-t坐标.4.对动态曲线一阶系统计算各时域动态指标,如时间常数T,半值时间T0.5,上升时间Tr, 响应时间Ts等.并用T和其它变量的关系, Ts=3 T, Tr =2.2 T, T0.5=0.7 T来检查回归效果.5.计算动态响应曲线超调量
测试实验二测试系统动态特性校准
