测试实验报告

实验报告实验课程：学生姓名：学号：专业班级：2014年12月目录实验一箔式应变片性能――单臂电桥实验二箔式应变片三种桥路性能比较实验三电涡流式传感器的静态标定实验四电容式传感器特性实验五霍尔式传感器的直流激励特性实验六压电加速度式传感器南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一箔式应变片性能――单臂电桥一、实验目的：1.观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。2.测试应变梁变形的应变输出。3.比较各桥路间的输出关系。二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电路平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻1R、2R、3R、4R中，电阻的相对变化率分别为11RR、22RR、33RR、44RR，当使用一个应变片时，RRR；当二个应变片组成差动状态工作，则有RRR2；用四个应变片组成二个差动工作，且RRRRR4321，RRR4。由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件：直流稳压电源(V4档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。四、实验步骤：1.调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底)，“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。2.按图(1)将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中1R、2R、3R、和DW为南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。直流激励电源为V4。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态。3.确认接线无误后开启仪器电源，井预热数分钟。调整电桥DW电位器，使测试系统输出为零。4.旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下移动各5mm，测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。位移mm电压V根据表中所测数据计算灵敏度S，SVX，并在坐标图上做出XV关系曲线。五、注意事项：1.实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。2.接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也图(1)南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：3.轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。4.稳压电源不要对地短路。南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验二箔式应变片三种桥路性能比较一、实验原理：说明实际使用的应变电桥的性能和原理。己知单臂、半桥和全桥电路的R分别为RR、RR2、RR4。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于RE41，电桥灵敏度RRVKu，于是对应于单臂，半桥和全桥的电压灵敏度分别为E4/1、E2/1和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。二、实验所需部件直流稳压电源(V4档)、电桥、差动放大器、箔式应变片，测微头、电表。三、实验步骤：1.在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器，依次将图(1)中电桥固定电阻1R、2R、3R换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。2.重复实验一中3－4步骤，测出半桥和全桥输出电压并列表，计算灵敏度。3.在同一坐标上描出V－X曲线，比较三种桥路的灵敏度，井做出定性的结论。位移(mm)电压(V)半桥全桥四、注童事项：1.应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要按成差动形式。2.直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。3.由于进行位移测量时测微头要从零－→正的最大值，又回复到零，再－→负的最大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正X的灵敏度与负的X的灵敏度分开计算。再求平均值，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验三电涡流式传感器的静态标定一、实验目的：了解电涡流传感器的结构、原理、工作特性。二、实验原理：电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属片上的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换栅变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。三、实验所需部件：电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变器、测微头、示波器、电压表。四、实验步骤1.安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。涡流变换器输出端接电压表20V档。2.开启仪器电源，用测微头将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为lMHz。3.用测微头带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。涡流变换器中的振荡电路停振。4.旋动测微头使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.5mm记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形，将V、X数据填入下表，作出V－X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。位移(mm)电压(V)五、注意事项：当涡流变换器接入电涡流线圈处于工作状态时，接入示波器会影响线圈的阻抗，使变换器的输出电压减小。或是使传感器在初始状态有一死区。南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验四电容式传感器特性一、实验目的掌握电容式传感器的工作原理和测量方法。二、实验原理电容式传感器有多种型式，本仪器中是差动变面积式。传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为1XC，下层定片与动片形成的电容定为2XC，当将1XC和2XC接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。三、实验所需部件电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、低频振荡器、测微头。四、实验步骤1.按图(21)接线，电容变换器和差动放大器的增益适中。2.装上测微头，带动振动台位移，使电容动片位于两静片中，此时差动放大器输出应为零。3.以此为起点，向上和向下位移动片，每次0.5mm，直至动片与一组静片全部重合为止。记录数据，并作出V－X曲线，求得灵敏度。图(2)南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：X(mm)V(v)4.低频振荡器输出接“激振I”端，移开测微头，适当调节频率和振幅，使差放输出波形较大但不失真，用示波器观察波形。五、注意事项1.电容动片与两定片之间的片间距离须相等，必要时可稍做调整。位移和振动时均不可有擦片现象，否则会造成输出信号突变。2.如果差动放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波，请将电容变换器增益进一步减小。南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验五霍尔式传感器的直流激励特性一、实验目的：了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。二、实验原理：霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。三、实验所需部件：直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。直流激励电压须严格限定在±2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。四、实验步骤：1.按图(17)接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。开启电源，调节测微头和电桥DW，使差放输出为零。上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称。2.上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值。并记入下表，作出V－X曲线，求出灵敏度及线性。图(3)南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：X(mm)V(v)南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验六压电加速度式传感器一、实验目的了解压电加速度计的结构、原理和应用。二、实验原理压电式传感器是一种典型的有源传感器(发电型传感器)。压电传感元件是力敏感元件，在压力、应力、加速度等外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量的电测。三、实验所需部件压电式传感器、电荷放大器(电压放大器)、低频振荡器、激振器、电压/频率表、示波器。四、实验步骤1.观察了解压电式加速度传感器的结构：由双压电陶瓷晶片、惯性质量块、压簧、引出电极组装于塑料外壳中。2.按图(20)接线，低频振荡器输出接“激振II”端，开启电源，调节振动频率与振幅，用示波器观察低通滤波器输出波形。3.当悬臂梁处于谐振状态时振幅最大，此时示波器所观察到的波形PPV也最大，由此可以得出结论：压电加速度传感器是一种对外力作用敏感的传感器。南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：f(HZ)Vp-p(v)五、注定事项做此实验时，悬臂梁振动频率不能过低，否则电荷放大器将无输出。测试技术实验注意事项1、参加实验的人员在实验过程中应理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力，培养严谨，踏实、实事求是的科学态度，以及爱护国家公共财物的优秀品质。2、实验前，应认真阅读“实验指导书”，理解实验内容，弄懂实验方法。3、熟悉实验仪器的性能、使用的注意事项；掌握使用方法，严格遵守操作制度。4、按实验小组讨论具体实验步骤，适当分工，共同合作，做好实验。5、实验过程中，应认真做好实验记录，并与理论对照，如有不符之处，应检查和分析原因。6、一旦发生事故，应立即断开电源，保持现场，并与指导教师一起检查，分析原因，吸取经验教训。7、认真总结经验写好实验报告。附：实验报告内容。一、实验项目名称二、实验目的三、实验基本原理四、主要仪器设备及耗材五、实验步骤六、实验数据及处理结果七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议八、参考资料