测试技术实验指导书

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1、测试技术实验指导书交通运输工程学院测控室2005年5月10日实验一 应变片的粘贴与检验一、 实验目的： 1、了解应变敏感元件应变片的构造、特点。2、掌握箔式应变片的粘贴方法。3、掌握对已粘贴好的应变片的检验方法。二、 实验设备：电桥 一个 万用表 一个兆欧表 一个 应变片 连接片 粘结剂 502清洗剂 酒精或丙酮 红外线灯三、 实验要求：1、 观察、选择和检验应变片：1）、观察各种类型和规格的应变片的构造、了解其特点。2）、根据测试需要选择不同阻值和类型的应变片。3）、先检查应变片完好后，先用万用表、再用电桥测出应变片的准确阻值、要求组成同一电桥的各应变片的灵敏度系数相同，其阻值相差应小于0.

2、5欧。2、 试件表面的清洗及处理：1）、除去试件表面的铁锈、油漆和污物。2）、用锉刀、砂布等打磨试件的粘贴处、光洁度应达到 5左右。3）、用划针在测点处划出应变片的定位线。4）、用清洗剂对试件进行清洗。3、 粘贴应变片1）、在测点和应变片的反面均匀的涂上一层502胶，将应变片涂胶的一面放到测点上并对好定位线。2）、在应变片的正面复盖上一小片滤纸或塑料薄膜，防止粘手，然后用手指沿应变片的纵向、向一个方向滚压，挤出应变片下的气泡和多余的胶水。3）、按住应变片不动，保持3分钟左右即可 （注：如果不是瞬干胶，则要晾干24小时）3、安装接线： 1）、在应变片的引出线端约2厘米处粘一小块联接片。 2）、将

3、应变片的引出线烫上锡并套上套管。 3）、将应变片的引出线在联接片上焊接好4、 贴片质量检查： 1）、用万用表测量应变片的引出线，检查在贴片的过程是否造成短路、断路。 2）、用兆欧表测量应变片与试件间的绝缘电阻，要求达到或大于100兆欧，如果未达到，可用红外线灯烘烤，直到达到要求为止。5、 应变片的防潮处理：测试前一般要对应变片进行防潮保护。方法一：将防潮剂（配方：松香50%、石蜡40%、黄油10%）在容器中加热熔化、搅拌均匀、涂在应变片上，完全盖住应变片。方法二：直接用703胶涂盖即可。四、 回答问题：1、 你所用的应变片构造如何，贴应变片应注意什么？2、 通过粘贴应变片，你有那些收获？五、

4、实验报告要求：1、 有完整的检验数据实验二 组桥比较一、 实验目的：1、 了解应变片及测量电桥的工作原理。2、 掌握用应变原理进行测试的一般方法。3、 掌握利用单臂、半桥和全桥电路进行测试的优缺点。二、 实验设备：传感器实验仪。（带应变片的悬臂梁、电桥盒、差动放大器、电源、毫伏表、测微头、连接线）三、 实验要求：（如下图接好测试电路） 1、 将差动放大器调零： 将直流稳压电源打到0伏，电压/频率表选择200mv，差动放大器增益调到最大，打开总电源和差动放大器电源。用导线将差动放大器正、负输入端与地端连接起来，将输出端接到电压表的输入端，调整差动放大器上的调零旋钮，使表头指示为零。2、 按上图的

5、电路结构，利用电桥盒里的标准电阻和上面的接线柱，用导线组接好单臂测量电路，图中的电位器为调平衡网络。3、 调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到4伏档，V/F表打到2V，然后调整电桥平衡电位器，使表头指零（需要几分钟预热表头才能稳定）。4、 旋动测微头，使梁向上（向下）移动，每隔0.5mm读一个数并记入表中，记完10个数后，将测微头旋回原来的位置。5、 重新组接测量电路，构成半桥系统，重复上面的实验。6、 重新组接测量电路，构成全桥系统，重复上面的实验。位移0.51 1.522.53 3.54 4.5 5单臂半桥全桥注意：1、 直流稳压电源只能用4v，以免损坏应变片。2、

6、 重新组桥时必须将电源打到0v。3、 重新组桥后都要调整电桥平衡电位器，使表头指0。四、 回答问题：1、 在组接半桥和全桥电路时，接线时应注意什么问题？2、 在更换接桥后，调整放大器的增益，会有什么问题？五、 实验报告要求：1、 数据完整且接近理论值，如果出入较大，请找出原因。2、 在同一坐标纸上描绘X-Y曲线，比较三种工作方式的灵敏度，并作出解释。实验三 差动变压器的性能、标定、及应用一、 实验目的：1、了解差动变压器测量系统的组成和标定方法。2、了解差动变压器的实际应用。二、实验设备：1、传感器实验台。2、示波器。三、实验要求： 1、根据差动变压器的工作原理自己设计出差动变压器的测量系统。

7、 （注意使用相敏检波器和移相器）2、根据设计在传感器实验台上搭接好系统，找出其线性范围，3、完成静态标定。4、加入振动台系统，完成振动测量。四、回答问题： 请指出振动台的自振频率。五、实验报告要求：1、有三次实验的数据表格。2、根据表1作出VX曲线，指出线性工作范围。3、根据表2作出VX曲线，求出灵敏度：S=V/X.4、根据表3作出梁的幅频特性曲线5、对上述曲线进行分析，并作出相应的结论。实验四 电涡流传感器的静态标定及应用一、 实验目的：1、了解电涡流传感器测量系统的组成和标定方法。2、了解电涡流传感器的实际应用。二、实验设备：1、传感器实验台。2、示波器。三、实验要求：1、涡流传感器的静态

8、标定1）、按下图接好实验电路。 2）、调整好涡流传感器的位置，使其对准被测铁片的中心。3）、打开电源，用示波器观察涡流变换器输入端的波形，时基打到1ms挡，如发现没有振荡波形输出，可调节传感器与被测体的距离。 可见，波形为 波形，示波器的时基为 ms/cm,故振荡频率约为 Hz。4）、调节传感器的高度，使其与被测铁片接触，旋动测微头，每隔0.25mm记下示波器与毫伏表的读数，直到线性完全变坏为止。X(mm)Vp-pV2、振幅测量1）、按下图接好测试系统，图中W1为电桥单元中的交流调平衡电位器。 2）、调整传感器的位置，使其与被测物体距离约为最佳工作点的位置（利用上面的的结果）。3）、打开（接通

9、）振荡器电源，将低频振荡器的频率调到30HZ。4）、电压表打到20V挡，差动放大器增益调到最小（左旋）。5）、调接W1电位器，使电压表的读数为零。6）、去掉电压表，改用示波器观察波形。7）、改变振荡器的频率，用示波器读出峰峰值记入下表。F(hz)3hz25hzVp-p3、电子称1）、接回电压表。2）、调整传感器的位置，使其处在线性范围的起始点附近。3）、调整W1电位器，使电压表为零。4）、在平台上加砝码，读出表头指示值，填入下表。W(g)V5）、在平台上放一重物，记下电压表读数，根据实验数据作出W-V曲线，计算灵敏度及重物的重量四、回答问题：1、请指出振动台的自振频率。2、如果已知振动台的振幅

10、为0.2mm。传感器是否一定要安装在最佳工作点？3、如果此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要？4、你的笔重多少？五、实验报告要求：1、有实验的数据表格。2、有静态的V-X曲线。3、有振动台的幅频曲线。实验五 霍尔式传感器特性及应用一、 实验目的：1、了解霍尔式传感器测量系统的组成和标定方法。2、了解霍尔式传感器的实际应用。二、实验设备：1、传感器实验台。2、示波器。三、实验要求： 1、根据霍尔式传感器的工作原理自己设计出霍尔式传感器的测量系统。2、根据设计在传感器实验台上搭接好系统，完成静态标定。4、完成霍尔式传感器的电子称实验。四、回答问题：1、霍尔式传感器为什么要在磁场中工

11、作？2、根据静态标定的结果用此系统可否作振动测量。五、实验报告要求：1、有实验的数据表格。2、有静态的V-X曲线、W-V曲线。有F-V曲线。3、求出霍尔式传感器的灵敏度实验六 相关测速实验一、实验目的：了解相关技术在微弱信号检测中的作用，了解相关测速的原理。使用相关测速实验装置及其操作软件进行相关测速实验。通过实验，总结各种相关运算实现方法及特点，总结相关测速中各系统参数如传感器间隔、采样速率、数据长度、传感器分辨率等对测量结果的影响。二、实验设备：相关测速实验装置（包括调速器、电机、电涡流传感器一对）24V直流稳压电源计算机（安装数据采集卡和相关测速实验操作软件）铝箔三、实验原理简述运用相关

12、原理进行速度测量的原理如图1-1所示。沿运动物体速度方向相隔一定距离安装两个传2感器S1和S2 如图1（a），通过S1、S2获得运动物体的表面特征信号如图1（b）中的S1(t)和S2(t)。(a) (b)图1 相关测速原理图理想情况下，S1(t)和S2(t)之间仅存在一个延时t0，是运动物体同一点过上游传感器S1时刻和过下游传感器S2时刻的时间差，称为“渡越时间”。可以通过相关运算求得渡越时间t0，进而获得目标运行速度 (1-1)求渡越时间t0，需作S1(t)和S2(t)的互相关函数，代入理想情况下S2(t)= S1(t-t0)的关系，有 (1-2)在等于渡越时间t0时，互相关函数R取得最大值

13、。一般用有限时间的积分代替上式，有 (1-3)在数字化的处理中，若选定采样周期为，则上下游信号表示为离散的S1(n)和S2(n)，n为整数。其互相关函数表示为 (1-4)同样地，找出使R取得最大值的点m=m0，即得渡越时间为m0。利用数字相关技术测量速度的步骤：传感器敏感被测物表面特征或电学特性模拟滤波数据采样相关运算求相关函数峰值对应的渡越时间求速度数值。在本实验装置中，由电机带动转盘产生速度信号。使用直流调速的方法调节电机转速。在转盘上贴一段铝箔，铝箔随转盘运动，表面特征依次被上游和下游传感器读得，求两信号的互相关函数就能获得渡越时间值。四、实验步骤1、 确认调速器、电机、传感器与电源、计

14、算机的正确连接。2、 确认转盘上的铝箔无脱落，调整传感器的垂直距离，确保转盘通过时铝箔在传感器的线性测量范围内。3、 打开电涡流传感器的24V供电电源。运行实验配套软件，启动电机，电机转速（包括正反转）在软件中调节。4、 待电机到达稳定转速时按下“连续测量”键。当铝箔到达传感器下方时会自动进行速度测量。观察屏幕显示的测量结果，记录测量数据。5、 更改相关运算的软件参数，如采样频率、数据长度、相关算法等。观察测量结果，比较系统在各参数下的测量情况。6、 更改硬件参数，如传感器间距、传感器离皮带表面高度、皮带运行速度等参数。观察测量结果，比较测量情况。五、验证性实验1、 系统的非线性误差取若干不同

15、的速度点，在下表记录实测速度值，并拟合曲线，求实验系统的非线性度。相关测速实验装置速度控制电压和测得速度对应关系表变频器速度控制电压（v）-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00V显示速度（m/s）变频器速度控制电压（v）1.02.03.04.05.0显示速度（m/s）2、 同一速度不同采样频率下测得速度的比较保持变频器速度控制电压为 ，改变采样频率，在下表记录不同频率下测得的速度数值。同一速度不同采样频率下测得的速度数据表采样频率（Hz）10020050010002000显示速度（m/s）3、 数据长度对测量结果的影响对同一速度，同一采样频率采用不同的数据长度进行测量，观察互相关图象的差别

16、并对其进行描述。 4、 极性相关、半极性相关和非极性相关的测量比较对同一速度，同一采样频率，同一数据长度，比较分别使用非极性相关、半极性相关和极性相关三种方法时不同的互相关曲线图，并在下面描述其特征与区别。 六、注意事项1、 更改硬件参数时一定要先停电机，然后再进行操作。2、 进行连续测量时，程序一直判断铝箔信号然后进行相关运算，不能在这个时候更改软件参数（电机速度仍可以调整）。七、思考题1、 运用数据相关的性质解释进行低频滤波时与没有低频滤波时相关函数曲线的差别。2、 工业过程中哪些地方还可以用到相关测速？哪些现有的测速方法换成相关测速会更好？除了测速以外，相关技术还能用在哪些地方？请选择回

17、答以上其中一个问题，并给出实现方案。3、 使用数字相关，渡越时间t0的测量极限分辨值是采样周期。是直接影响速度测量精度的因素。请分析一下采样周期是怎么影响测量结果的。如果测量同一个速度值，采样周期改变后，其他参数应该怎样进行调整。4、 2004年4月12日电脑报F6版有一编文章，手掌中的玄机光电鼠标技术漫谈介绍光电鼠标是靠鼠标下方的一个CMOS传感器来负责分辨鼠标移动的。CMOS并不是一直开着，而是是按照一定的频率对图象进行采样的，这个频率叫做“鼠标刷新率”，采样一次为一帧，所以这个刷新率的单位是“帧/秒”。评价一个光电鼠标的综合参数是：象素处理能力刷新率每帧象素数。微软的光学银光鲨4.0（IE4.0）有6000帧/秒的刷新率和2222的CMOS，于是这款鼠标的象素处理能力22226000290象素/秒。光电鼠标识别移动实际上是二维相关的问题，它一次采样就有2222点的信息，两次采样就能算出相关函数。而在相关测速实验中一次采样只有两点的信息，所以必须在时间上“积累”够一定的信息才能进行相关运算。请问在这当中体现了什么道理？（各态历经平稳随机过程的各态历经性质？）