工程测试技术实验Word下载.docx
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漏电保护开关等。
其中,直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能,在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。
2、振动源:
振动台振动频率1Hz-30Hz可调(谐振频率9Hz左右)。
转动源:
手动控制0-2400转/分;
自动控制300-2400转/分。
温度源:
常温-180℃。
3、传感器:
基本型有电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式位移传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器(光电断续器)、集成温度(AD590)传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt100铂电阻、Cu50铜电阻、湿敏传感器、气敏传感器共十八个。
增强型:
基本型基础上可选配扭矩传感器、超声位移传感器、PSD位置传感器、CCD电荷耦合器件、光栅位移传感器、红外热释电传感器、红外夜视传感器、指纹传感器等。
4、实验模板:
基本型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相/相敏检波/低通滤波共十块模板。
增强型增加与选配传感器配套的实验模板。
5、数据采集卡及处理软件,另附。
6、实验台:
尺寸为1600×
800×
750mm,实验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。
二、电路原理
实验模板电路原理已印刷在模板的面板上,实验接线图参见文中的具体实验内容。
三、使用方法
1、开机前将电压表显示选择旋钮打到2V档;
电流表显示选择旋钮打到200mA档;
步进可调直流稳压电源旋钮打到±
2V档;
其余旋钮都打到中间位置。
2、将AC 220V电源线插头插入市电插座中,合上电源开关,数显表显示0000,表示实验台已接通电源。
3、做每个实验前应先阅读实验指南,每个实验均应在断开电源的状态下按实验线路接好连接线(实验中用到可调直流电源时,应在该电源调到实验值后再接到实验线路中),检查无误后方可接通电源。
4、合上调节仪(温度开关)电源开关,调节仪的PV显示测量值;
SV显示设定值。
5、合上气源开关,气泵有声响,说明气泵工作正常。
6、数据采集卡及处理软件使用方法另附说明。
四、仪器维护及故障排除
1、维护
⑴ 防止硬物撞击、划伤实验台面;
防止传感器及实验模板跌落地面。
⑵ 实验完毕要将传感器、配件、实验模板及连线全部整理好。
2、故障排除
⑴ 开机后数显表都无显示,应查AC 220V电源有否接通;
主机箱侧面AC 220V插座中的保险丝是否烧断。
如都正常,则更换主机箱中主机电源。
⑵ 转动源不工作,则手动输入+12V电压,如不工作,更换转动源;
如工作正常,应查调节仪设置是否准确;
控制输出Vo有无电压,如无电压,更换主机箱中的转速控制板。
⑶ 振动源不工作,检查主机箱面板上的低频振荡器有无输出,如无输出,更换信号板;
如有输出,更换振动源的振荡线圈。
⑷ 温度源不工作,检查温度源电源开关有否打开;
温度源的保险丝是否烧断;
调节仪设置是否准确。
如都正常,则更换温度源。
五、注意事项
1、在实验前务必详细阅读实验指南。
2、严禁用酒精、有机溶剂或其它具有腐蚀性溶液擦洗主机箱的面板和实验模板面板。
3、请勿将主机箱的电源、信号源输出端与地(⊥)短接,因短接时间长易造成电路故障。
4、请勿将主机箱的±
电源引入实验模板时接错。
5、在更换接线时,应断开电源,只有在确保接线无误后方可接通电源。
6、实验完毕后,请将传感器及实验模板放回原处。
7、如果实验台长期未通电使用,在实验前先通电十分钟预热,再检查按一次漏电保护按钮是否有效。
8、实验接线时,要握住手柄插拔实验线,不能拉扯实验线。
实验二金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
一、实验目的:
了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理:
电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:
ΔR/R=Kε式中:
ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo1=EKε/4。
三、需用器件与单元:
主机箱(±
4V、±
15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4
位数显万用表(自备)。
图2应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图
四、实验步骤:
应变传感器实验模板说明:
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片,没有文字标记的5个电阻符号下面是空的,其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设,图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图2〔应变式传感器(电子秤传感器)已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1;
右下角为R2;
右上角为R3;
左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时,R1、R3阻值增加,R2、R4阻值减小,可用四位半数显万用进行测量判别。
常态时应变片阻值为350Ω,加热丝电阻值为50Ω左右。
〕安装接线。
2、放大器输出调零:
将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开,再用导线将两输入端短接(Vi=0);
调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底,再顺时针旋转2圈);
将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档,合上主机箱电源开关;
调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示为零。
3、应变片单臂电桥实验:
拆去放大器输入端口的短接线,将暂时脱开的引线复原(见图2接线图)。
调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;
在应变传感器的托盘上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g(或500g)砝码加完。
记下实验结果填入表2画出实验曲线。
表2
重量(g)
电压(mv)
4、根据表2计算系统灵敏度S=ΔU/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量)和非线性误差δ,
δ=Δm/yFS×
100%式中Δm为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:
yFS满量程输出平均值,此处为200g(或500g)。
实验完毕,关闭电源。
五、思考题:
单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用:
(1)正(受拉)应变片
(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均可以。
实验三金属箔式应变片—半桥性能实验
比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EKε/2。
主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。
将实验模板差动放大器调零:
用导线将实验模板上的±
15v、⊥插口与主机箱电源±
15v、⊥分别相连,再将实验模板中的放大器的两输入口短接(Vi=0);
图3应变式传感器半桥接线图
2、拆去放大器输入端口的短接线,根据图3接线。
注意R2应和R3受力状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。
记下实验数据填入表3画出实验曲线,计算灵敏度S2=U/W,非线性误差δ。
表3
重量
电压
1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时,应放在:
(1)对边
(2)邻边。
2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差,是因为:
(1)电桥测量原理上存在非线性
(2)应变片应变效应是非线性的(3)调零值不是真正为零。
实验四金属箔式应变片—全桥性能实验
了解全桥测量电路的优点。
全桥测量电路中,将受力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值:
R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件和单元:
同实验三。
图4—1全桥性能实验接线图
2、拆去放大器输入端口的短接线,根据图4—1接线。
实验方法与实验二相同,将实验数据填入表4画出实验曲线;
进行灵敏度和非线性误差计算。
表4
1、测量中,当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:
(1)可以
(2)不可以。
2某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如图4—2,如何利用这四片应变片组成电桥,是否需要外加电阻。
图4-2应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图
实验五电容式传感器的位移实验
了解电容式传感器结构及其特点。
利用电容C=εA/d和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d中三个参数中,保持二个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)、测位移(d变)和测量液位(A变)等多种电容传感器。
本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器,如下图所示:
它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。
设圆筒的半径为R;
圆柱的半径为r;
圆柱的长为x,则电容量为C=ε2x/ln(R/r)。
图中C1、C2是差动连接,当图中的圆柱产生∆X位移时,电容量
的变化量为∆C=C1-C2=ε22∆X/ln(R/r),式中ε2、ln(R/r)为常数,说明∆C与位移∆X成正比,配上配套测量电路就能测量位移。
主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。
1、测微头的使用和安装参阅附录。
按图5-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验模板的输出VO1接主机箱电压表的Vin)。
2、将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法:
逆时针转到底再顺时传3圈)。
3、将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到2v档,合上主机箱电源开关,旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0v,再转动测微头(同一个方向)5圈,记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。
以后,反方向每转动测微头1圈即△X=0.5mm位移读取电压表读数(这样转10圈读取相应的电压表读数),将数据填入表4并作出X—V实验曲线(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。
4、根据表5数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。
表5电容传感器位移与输出电压值
X(mm)
V(mv)
图5-1电容传感器位移实验安装、接线图
附:
测微头的组成与使用
测微头组成和读数如图5-2
测微头读数图
图5-2测位头组成与读数
测微头组成:
测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用:
测微头的安装套便于在支架座上固定安装,轴套上的主尺有两排刻度线,标有数字的是整毫米刻线(1mm/格),另一排是半毫米刻线(0.5mm/格);
微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01mm/格)。
用手旋转微分筒或微调钮时,测杆就沿轴线方向进退。
微分筒每转过1格,测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米,这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值,注意半毫米刻线;
再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1/10分度,如图5-2甲读数为3.678mm,不是3.178mm;
遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时,应看微分筒的示值是否过零,如图9—1乙已过零则读2.514mm;
如图5-2丙未过零,则不应读为2mm,读数应为1.980mm。
测微头使用:
测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。
一般测微头在使用前,首先转动微分筒到10mm处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量),再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上,移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。
当转动测微头的微分筒时,被测体就会随测杆而位移。
实验六光纤传感器的位移特性实验
了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
本实验采用的是传光型光纤,它由两束光纤混合后,组成Y型光纤,半园分布即双D分布,一束光纤端部与光源相接发射光束,另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端亦称探头,它与被测体相距X,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来,另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量,而光电转换器转换的电量大小与间距X有关,因此可用于测量位移。
三、器件与单元:
主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。
1、根据图6示意安装光纤位移传感器和测微头,二束光纤分别插入实验模板上的光电座(其内部有发光管D和光电三极管T)中;
测微头的安装、使用可参阅实验五
。
图6光纤传感器位移实验接线图
2、检查接线无误后,合上主机箱电源开关。
调节测微头,使光反射面与Y型光纤头轻触;
再调实验模板上的RW、使主机箱中的电压表(显示选择开关打到20V档)显示为0V。
3、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm读取电压表显示值,将数据填入表6。
根据表6数据画出实验曲线,计算测量范围1mm时的灵敏度和非线性误差。
表6光纤位移传感器输出电压与位移数据
X(mm)
V(v)
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求?
实验七压电式传感器测振动实验
了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
(观察实验用压电加速度计结构)工作时传感器感受与试件相同频率的振动,质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上,由于压电效应,压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
主机箱、差动变压器实验模板、振动源、示波器。
1、按图7所示将压电传感器安装在振动台面上(与振动台面中心的磁钢吸合),振动源的低频输入接主机箱中的低频振荡器,其它连线按图示意接线。
图7压电传感器振动实验安装、接线示意图
2、合上主机箱电源开关,调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动,观察低通滤波器输出的波形。
3、用示波器的两个通道同时观察低通滤波器输入端和输出端波形;
在振动台正常振动时用手指敲击振动台同时观察输出波形变化。
4、改变振动源的振荡频率(调节主机箱低频振荡器的频率),观察输出波形变化。
实验八霍尔传感器测转速实验
了解霍尔转速传感器的应用。
利用霍尔效应表达式:
UH=KHIB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化N次。
每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。
主机箱、霍尔转速传感器、转动源。
1、根据图8将霍尔转速传感器安装于霍尔架上,传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。
图8 霍尔转速传感器实验安装、接线示意图
2、首先在接线以前,合上主机箱电源开关,将主机箱中的转速调节电源2—24v旋钮调到最小(逆时针方向转到底)后接入电压表(显示选择打到20v档)监测大约为1.25V;
然后关闭主机箱电源,将霍尔转速传感器、转动电源按图8所示分别接到主机箱的相应电源和频率/转速表(转速档)的Fin上。
3、合上主机箱电源开关,在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压改变电机电枢电压),观察电机转动及转速表的显示情况。
4、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据);
画出电机的v—n(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。
三、思考题:
1、利用霍尔元件测转速,在测量上有否限制?
2、本实验装置上用了六只磁钢,能否用一只磁钢?
实验九称重实验台应用实验
一、实验目的
通过本实验让学生了解用应变片测力环制作电子称进行物品承重,掌握对称重实验台进行定标和测量误差修正的方法。
二、实验原理
DRCZ-A型称重台由应变式力传感器、底座、支架和托盘构成。
其中,力传感器由测力环和4个应变片构成的全桥电路组成。
当物料加到载物台后,4个应变片会发生变形,通过电桥放大后产生电压输出。
图9-1称重实验台结构示意图
电阻应变片是利用物体线性长度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的,其电阻丝一般用康铜材料,它具有高稳定性及良好的温度、蠕变补偿性能。
测量电路普遍采用惠斯通电桥(如图9-2所示),利用的是欧姆定律,测试输出量是电压差。
图9-22电阻应变片惠斯通电桥测量电路
为提高测量精度,称重实验台使用前可用标准砝码对其进行标定,得到物料重量与输出电压的关系曲线。
实际使用时将测量电压按该曲线反求出实际重量就可以了。
三、实验仪器和设备
1.计算机1台
2.DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套
3.称重台(DRCZ-A)1个
4.砝码1套
5.USB数据采集仪1台
四、实验步骤
1.关闭DRDAQ-USB型数据采集仪电源,将需使用的传感器连接到采集仪的数据采集通道上。
(禁止带电从采集仪上插拔传感器,否则会损坏采集仪和传感器)
2.开启DRDAQ-USB型数据采集仪电源。
3.运行DRVI主程序,点击DRVI快捷工具条上的"
联机注册"
图标,选择其中的“DRVI采集仪主卡检测(USB)。
4.点击“系统”选择“读IC资源文件”,在实验目录中选择“转子实验台”,再选择“转子实验台--动平衡配重测量实验(服务器)”建立实验环境。
实验时先用砝码用两点法对称重传感器进行标定,得到本传感器电压/重量关系曲线。
图9-3应变式力传感器称重实验
5.标定得到的传感器电压/重量关系曲线y=kx+b
五、实验报告要求
1.简述实验目的和原理。
2.测试你的手机的重量,将测试过程及结果写出。
六、注意事项
1.DRYB-5-A型传感器的称重或测量不超过2Kg的力(平稳,不含过强冲击)。
2.不要冲击传感器或在其上施加过大的力,以免因过载而损坏传感器。
实验十刚性转子动平衡实验
1.了解回转机械动平衡的概念和原理。
2.掌握三点加重法进行转子动平衡的测试方法。
二、实验设备
1.DRVI快速可重组虚拟仪器平台
2.转子试验台
3.USB数据采集系统
三、实验原理
在实际工作过程中人们通常用单面加重三元作图法进行叶轮、转子等设备的现场动平衡,以消除过大的振动超差。
这一方法的优点是设备简单——只需一块测振表。
但缺点是作图分析的过程复杂,不易被掌握,而且容易出现错误。
为此,我们在这里介绍一种文献中常见的简单易行的方法——单面现场动平衡的三点加重法。
假设在假设转子上有一不平衡量m,所处角度为α,用分量mx、my表示不平衡量。
mx=mcosα
my=msinα
为了确定不平衡量m的大小和位置α,启动转子在工作转速下旋转,用测振设备在一固定点测试振动振速,设振速为V0,则存在下列关系
式中K为比例系数
图10-1 三点加重法示意图
在P1(α=0)点加试重M,启动转子到工作转速,测得振动振速V1,有如下关系:
用同样的方式分别在P2(α=120o)和P3(α=240o)点加试重M,并测得振动值V2,V3,有如下关系:
从以上三式推导可得:
从而可以进一步推得:
即由mx,my计算不平衡质量m和位置α。
实验时在转子实验台的配重盘上选取一个位置(比如贴反光纸的位置)作为初始位置(即P1点),然后用转子实验台附件中的螺钉作为不平衡重,加在配重盘上。
然后按上面方法进行测量估算,得到不平衡重量和位置。
1.关闭DRDAQ-USB型数据采集仪电源,将振动传感器连接到采集仪的数据采集通道上。
2.开启DRDAQ-USB型数据采集仪电源。
3.运行DRVI主程序,点击DRVI
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- 工程 测试 技术 实验