测试技术基础实验报告

测试技术基础实验报告院系：机械工程及自动化学院班级：120717班姓名：张逸云学号：120711642015年06月7日测试技术基础实验报告12071164张逸云实验一光栅传感器测位移实验1、四倍频辨向电路的工作原理四倍频电路是一种位置细分法，就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出，可使测量精度提高四倍。光栅传感器输出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图l所示，用A，B两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，标志光栅分正向与反向移动．四倍频后的信号，经计数器计数后转化为相对位置.计数过程一般有两种实现方法：一是由微处理器内部定时计数器实现计数；二是由可逆计数器实现对正反向脉冲的计数．①当光栅正向移动时，光栅输出的A相信号的相位超前B相90，则在一个周期内，两相信号共有4次相对变化：00→10→11→01→00．这样,如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数，从而实现正转状态的四倍频计数．②当光栅反向移动时，光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90，则一个周期内两相信号也有4次相对变化：00→01→11→10→00．同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次减计数，在一个周期内，共可实现4次减计数，就实现了反转。2、四倍频辨向电路波形图测试技术基础实验报告12071164张逸云测试技术基础实验报告12071164张逸云实验二：电容式、涡流式传感器的特性及应用实验1、根据表1实测数据，画出输入/输出特性曲线Uo=f（X)，并且计算灵敏度和非线性误差。表1-1变面积电容传感器实测数据记录表x(mm)-2.5-2-1.5-1-0.50uo(mv)-0.8-0.63-0.45-0.32-0.150-0.82-0.66-0.48-0.32-0.150-0.85-0.67-0.49-0.33-0.160平均值-0.82333-0.65333-0.47333-0.32333-0.153330x(mm)0.511.522.5uo(mv)0.120.290.430.540.640.150.30.450.570.680.110.270.410.540.63平均值0.1266670.2866670.430.550.65输入/输出特性曲线由表一数据及所绘制的X-Uo曲线可得电容传感器的系统灵敏度即曲线的斜率；曲线拟合直线方程为Uo=0.298X-0.0348灵敏度计算公式为S=ΔUo/ΔX=0.298mv/mm测试技术基础实验报告12071164张逸云由所得X-Uo函数表达式及所测的实验数据用excel计算出各点误差如表1-2所示，可得输出V的最大误差ΔU=0.0602mv.非线性误差δ=最大误差ΔV/满量程输出FSu=0.3%表1-2电容传感器位移与输出电压值及各点误差值x(mm)-2.5-2-1.5-1-0.50uo(mv)-0.8-0.63-0.45-0.32-0.150-0.82-0.66-0.48-0.32-0.150-0.85-0.67-0.49-0.33-0.160平均值-0.82333-0.65333-0.47333-0.32333-0.153330计算值-0.7798-0.6308-0.4818-0.3328-0.1838-0.0348误差△u0.0435330.022533-0.00847-0.00947-0.03047-0.0348x(mm)0.511.522.5uo(mv)0.120.290.430.540.640.150.30.450.570.680.110.270.410.540.63平均值0.1266670.2866670.430.550.65计算值0.11420.26320.41220.56120.7102误差△u-0.01247-0.02347-0.01780.01120.06022、根据表2实测数据，画出输入/输出特性曲线Uo=f（X)，并且计算灵敏度和非线性误差。表2-1变差动电容传感器实测数据记录表x(mm)-2.5-2-1.5-1-0.500.5uo(mv)-0.53-0.42-0.32-0.2-0.0900.11-0.53-0.42-0.32-0.21-0.0900.08-0.56-0.45-0.34-0.23-0.1200.09平均值-0.54-0.43-0.32667-0.21333-0.100.093333x(mm)0.511.522.5uo(mv)0.110.220.340.460.560.080.190.30.410.530.090.20.310.420.53平均值0.0933330.2033330.3166670.430.54测试技术基础实验报告12071164张逸云输入/输出特性曲线由表二数据及所绘制的X-Uo曲线可得电容传感器的系统灵敏度即曲线的斜率；曲线拟合直线方程为Uo=0.2145X-0.0024灵敏度计算公式为S=ΔUo/ΔX=0.2145mv/mm由所得X-Uo函数表达式及所测的实验数据用excel计算出各点误差如表2-2所示，可得输出V的最大误差ΔU=0.42177mv.非线性误差δ=最大误差ΔV/满量程输出FSu=2.11%表2-2电容传感器位移与输出电压值及各点误差值x(mm)-2.5-2-1.5-1-0.50平均值-0.54-0.43-0.32667-0.21333-0.10计算值-0.11823-0.09464-0.07247-0.04816-0.02385-0.0024误差△u0.421770.3353650.2541970.1651730.07615-0.0024x(mm)0.511.522.5平均值0.0933330.2033330.3166670.430.54计算值0.017620.0412150.0655250.0898350.11343误差△u-0.07571-0.16212-0.25114-0.34017-0.426573、根据表3、表4和表5数据，分别画出涡流式传感器的输入/输出特性曲线Uo=f（X)，并求出拟合曲线的方程。测试技术基础实验报告12071164张逸云表3涡流式传感器被测体为铁片时的实测数据记录x(mm)8.438.638.839.039.239.439.639.8310.0310.23U0(v)2.482.712.973.243.443.693.884.084.274.43x(mm)10.4310.6310.8311.0311.2311.4311.6311.8312.0312.23U0(v)4.64.754.95.035.125.275.365.455.555.63涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铁片）拟合曲线方程：Uo=f（x）=0.8258x-4.1859表4涡流式传感器被测体为铝片时的实测数据记录·x(mm)5.35.55.75.96.16.36.56.76.97.1U0(v)3.734.074.384.684.915.145.295.475.635.76x(mm)7.37.57.77.98.18.38.58.78.99.1U0(v)5.875.956.046.126.196.246.296.336.376.4测试技术基础实验报告12071164张逸云涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铝片）拟合曲线方程：Uo=f（x）=0.6535x+0.8381表5涡流式传感器被测体为铜片时的实测数据记录x(mm)5.25.45.65.866.26.46.66.87U0(v)3.593.63.874.224.534.85.065.275.455.62x(mm)7.27.47.67.888.28.48.68.89U0(v)5.775.926.026.136.216.286.356.46.456.49涡流式传感器的输入/输出特性曲线（铜片）拟合曲线方程：Uo=f（x）=0.8042x-0.3087测试技术基础实验报告12071164张逸云思考题1.比较差动式和变面积式电容传感器的优劣。差动式电容传感器灵敏度比普通变面积式电容传感器高1倍，对于外界干扰，电磁吸引力、静电引力等有一定补偿作用。2.涡流式传感器的量程与那些因素有关？涡流式传感器量程与金属导体材料的电阻率，线圈匝数以及线圈与金属块距离X等有关。3.转速测试中，输出频率与转速的对应关系，如何提高测试精度？f=n*pf为频率n为转速p为磁极数增大磁极分布圆周的半径，适当增加磁极数可以提高测试精度。测试技术基础实验报告12071164张逸云实验三.切削力测量实验1、实验目的1）通过实验验证应力测量原理与具体实施方法。2）通过实验初步掌握力的应变测试技术。2、实验设备1）SDC系列测力仪一台2）YD-921/4四通道应变仪一台3）A/D卡（已置于微机内）一块4）微机及相关配置一套3、实验数据与图形1).标定实验中，通过对X、Y、Z轴进行分别标定，得到如下标定系数：X=610.9091；Y=--46.4989；Z=58.6487.具体如图（1）所示。注：挂载砝码为1KG。图（1）各轴标定实验截图测试技术基础实验报告12071164张逸云2.实验相关图形截图如图（2）（3）所示。图（2）实验数据回放波形截图测试技术基础实验报告12071164张逸云图（3）实验均值计算波形截图测试技术基础实验报告12071164张逸云实验四：微机在测量信号中的应用实验1、实验目的通过实验使同学了解在PC机为主机的系统中，如何实现由加速度传感器感受到振动信号，经过放大和转换后送微机进行数据采集及测量信号的分析和处理的方法。2、实验设备1).测力仪一台；2.)计算机一台；3.)加速度传感器1个；4.)AD转换器1台。3、实验数据钢板尺刻度（cm）钢板尺实际振动长度（cm）钢板尺振动频率（HZ）相对误差实验值准确值3027.888.486%3025710.4814.12%准确值的计算：由资料知：悬臂梁的各阶固有频率计算公式如下：022nEIKfLA-----------------①其中：本实验所用钢板尺尺寸为：b=26.4mm；h=0.8mm。故有：A=b*h=26.4*0.8=21.12本钢板尺材料337.810/,E196kgmGPa。将相关数据均代入上式①即可求得各尺寸下的固有频率的准确值。如上表所示。4、波形图本实验相关波形图截图如下所示：1）.时域图：测试技术基础实验报告12071164张逸云2）.幅域图（幅值谱与相频谱）：3.）自相关图：测试技术基础实验报告12071164张逸云4.）自功率图：