浙师大《机械工程测试技术基础》实验报告.docx
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浙师大《机械工程测试技术基础》实验报告
机械工程测试技术基础
实验报告
学院工学院、职业技术教育学院
班级机械设计制造及其自动化xxx班
姓名xxxxxxx
学号xxxxxxxxxx
实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXX、XXX
成绩
1、实验目的与要求
比较单臂电桥与半桥、全桥的不同性能,了解单臂电桥的工作原理和性能。
(1)观察金属箔式应变片的形状及布置,思考其测量应变的工作原理和性能;
(2)观察电桥电路的组成,特别是单臂电路,思考其特点和测量原理;
(3)通过5只砝码的增减,了解金属箔式应变片单臂电桥测量重量的工作原理和性能,并测得单臂电桥的输出,做出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ,并比较与半桥和全桥电路的不同性能。
2、实验步骤
(1)抬起加力机构,将应变力传感器通过专用线接主控台相应插孔,通用放大器
(2)的S5开关置相应位并按下应变式传感器R1、R2、R3开关将四片应变片接成全桥,先不要给传感器加载,将通用放大器
(2)的Rw1、Rw3顺时调至调最大,抬起S15开关,调Rw5及Rw2使第一级仪表专用放大器输出Vo3为零。
压下S15开关接入第二级反相放大器,调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(2)在托盘上放5只砝码给传感器加载,逐步调小Rw3至数显电压表指示5V,整个过程Rw1、Rw2、Rw4不要动;
(3)取下5只砝码,如数显电压表指示不为零,再调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(4)重复上面第
(2)步;
(5)取下5只砝码,数显电压表指示应为零;
(6)抬起应变式传感器R2、R3开关,将应变式传感器接成单臂电桥,调Rw5使数显电压表指示为零,务必保持Rw1、Rw2、Rw3、Rw4不变;
3、记录与分析
(1)每加1只砝码(共8只),记下电压表读数,填入下表;(这里记每个砝码100g)
重量(g)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
电压(mv)
0
10
20
30
40
60
70
80
90
4、实验结果
(1)作出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ;
从V---G曲线可以看出,重量和电压几乎成线性增长关系。
灵敏度S
△V=90-0=90mV
△G=800g
S=△V/△G=90/800=0.1125
非线性误差δ
非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=60-40=20mV
δ=20/90x100%=22.22%
(2)与半桥、全桥作一对比,有何关系?
单臂电路的灵敏度是半桥电路的1/2,全桥电路的1/4
单臂电路的非线性误差δ比半桥、全桥大。
即测量精准度要稍差一些。
实验二金属箔式应变片半桥电桥性能实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
比较半桥电桥与单臂、全桥的不同性能,了解半桥电桥的工作原理和性能。
(1)观察电桥电路的组成,特别是半桥电路与单臂电路有何不同,思考其特点和测量原理;
(2)通过5只砝码的增减,了解金属箔式应变片单臂电桥测量重量的工作原理和性能,并测得半桥电桥的输出,做出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ,并比较与单臂和全桥电路的不同性能。
2、实验步骤
(1)抬起加力机构,将应变力传感器通过专用线接主控台相应插孔,通用放大器
(2)的S5开关置相应位并按下应变式传感器R1、R2、R3开关将四片应变片接成全桥,先不要给传感器加载,将通用放大器
(2)的Rw1、Rw3顺时调至调最大,抬起S15开关,调Rw5及Rw2使第一级仪表专用放大器输出Vo3为零。
压下S15开关接入第二级反相放大器,调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(2)在托盘上放5只砝码给传感器加载,逐步调小Rw3至数显电压表指示5V,整个过程Rw1、Rw2、Rw4不要动;
(3)取下5只砝码,如数显电压表指示不为零,再调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(4)重复上面第
(2)步;
(5)取下5只砝码,数显电压表指示应为零;
(6)抬起应变式传感器R2开关,将应变式传感器接成半桥电桥,调Rw5使数显电压表指示为零,务必保持Rw1、Rw2、Rw3、Rw4不变;
3、记录与分析
(1)每加1只砝码(共8只),记下电压表读数,填入下表;(这里记每个砝码100g)
重量(g)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
电压(mv)
0
20
50
70
90
120
140
160
180
4、实验结果
(1)作出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ;
从V---G曲线可以看出,重量和电压几乎成线性增长关系。
灵敏度S
△V=180-0=180mV
△G=800g
S=△V/△G=180/800=0.225
非线性误差δ
非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=30mV
δ=30/180x100%=16.67%
(2)与单臂、全桥作一对比,有何关系?
半桥电路的灵敏度是单臂电路的2倍,全桥电路的1/2。
半桥电路的非线性误差δ比单臂小,比全桥大。
即测量精准度介于两种之间。
实验三金属箔式应变片全桥电桥性能实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
比较全桥电桥与单臂、半桥的不同性能,了解全桥电桥的工作原理和性能。
(1)观察电桥电路的组成,特别是全桥电路与单臂电路、半桥电路的不同,思考其特点和测量原理;
(2)通过5只砝码的增减,了解金属箔式应变片单臂电桥测量重量的工作原理和性能,并测得全桥电桥的输出,做出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ,并比较与单臂和全桥电路的不同性能。
2、实验步骤
(1)抬起加力机构,将应变力传感器通过专用线接主控台相应插孔,通用放大器
(2)的S5开关置相应位并按下应变式传感器R1、R2、R3开关将四片应变片接成全桥,先不要给传感器加载,将通用放大器
(2)的Rw1、Rw3顺时调至调最大,抬起S15开关,调Rw5及Rw2使第一级仪表专用放大器输出Vo3为零。
压下S15开关接入第二级反相放大器,调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(2)在托盘上放5只砝码给传感器加载,逐步调小Rw3至数显电压表指示5V,整个过程Rw1、Rw2、Rw4不要动;
(3)取下5只砝码,如数显电压表指示不为零,再调Rw4使Vo4(Vo)为零;
(4)重复上面第
(2)步;
(5)取下5只砝码,数显电压表指示应为零;
3、记录与分析
(1)每加1只砝码,记下电压表读数,填入下表;;(这里记每个砝码100g)
重量(g)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
电压(mv)
0
30
80
120
170
220
260
310
350
4、实验结果
(1)作出V---G曲线,计算灵敏度S和非线性误差δ;
从V---G曲线可以看出,重量和电压几乎成线性增长关系。
灵敏度S
△V=350-0=350mV
△G=800g
S=△V/△G=350/800=0.4375
非线性误差δ
非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=50mV
δ=50/350x100%=14.29%
(2)与单臂和半桥作一对比,有何关系?
全桥电路的灵敏度是单臂电路的4倍,半桥电路的2倍。
全桥电路的非线性误差δ比单臂和半桥要小。
即测量更精准。
实验四电涡流传感器位移特性实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
(1)观察电涡流传感器及其测量电路的组成,思考其特点和测量原理;
(2)通过调节测微头,了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性,测得测量电路的输出,做出V---X曲线,计算线性起点X0、线性范围、灵敏度S和非线性误差δ。
2、实验步骤
(1)在直线位移执行器圆盘右边靠外边的支架安装上测微头。
测微头旋在20mm处,并顶住直线位移执行器圆盘,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(2)如作过实验七,实验八应取下直线位移执行器圆盘上吸附的圆形磁钢;
(3)将电涡流传感器安装在直线位移执行器右边靠里边的支架上。
传感器引线插入相应插座中,探头对准并贴近直线位移执行器圆盘上的小圆片,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
图1电涡流传感器测量系统
4.电涡流传感器测量系统面板上的wR1调至最大。
如图1;
3、记录与分析
(1)向里旋转测微头,每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,直到数字电压表读数不变,并填入下表;
位移/mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
电压/v
0.47
1.15
1.75
2.27
2.69
3.02
3.30
3.52
3.70
3.85
4、实验结果
作出V-X曲线,计算
(1)线性起点X0;
(2)线性范围;(3)灵敏度S和非线性误差δ
V-X曲线如下图所示:
(1)线性起点X0;
由线性趋势线y=1.1151x+0.0037得X0=-0.0033
(2)线性范围;
线性范围大概为位移X[0.5,2.5]mm
(3)灵敏度S和非线性误差δ
灵敏度S
△V=3.85-0.47=3.38V
△X=4.5mm
S=△V/△X=3.38/4.5=0.75
非线性误差δ非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=0.68V
δ=0.68/3.38x100%=20.12%
实验五差动变压器(电感式)位移传感器特性实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解差动变压器的工作原理和特性。
(1)观察差动变压器及其测量电路的组成,思考其特点和测量原理;
(2)通过调节测微头,了解差动变压器测量位移的工作原理和特性,测得测量电路的输出,做出V---X曲线,计算两个方向的线性范围、灵敏度S、非线性误差δ。
2、实验步骤
(1)如作过实验七,实验八应取下直线位移执行器圆盘上吸附的圆形磁钢;
(2)将差动变压器传感器安装在直线位移执行器右边靠里的支架上。
传感器引线插入相应插座中,探头对准并顶住直线位移执行器圆盘上的小圆片,向左移动传感器使测量杆回缩至杆上黑圈对准传感器侧壁(零点),拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(3)直线位移执行器圆盘右边靠外的支架安装上测微头。
测微头旋在20mm,并顶住直线位移执行器圆盘,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(4)将差动变压器特性/测量系统中的“特性/测量”开关置“特性”位,在“特性”输出口接数字电压表,如下图;
3、记录与分析
(1)向里旋转测微头,每次转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,(至少10次)并填入下表;
位移/mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
电压(v)
0.79
0.91
1.03
1.15
1.26
1.38
1.50
1.62
1.74
1.85
(2)测微头旋回10mm处,向外旋转测微头,每次转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,(至少10次)并填入下表;
4、实验结果
作出V-X曲线,
计算
(1)线性范围;
向里旋转测微头,线性范围大概为位移X[0.5,5]mm
(2)灵敏度S;
灵敏度S
△V=1.85-0.79=1.06V
△X=4.5mm
S=△V/△X=1.06/4.5=0.2356
(3)非线性误差δ。
非线性误差δ非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=0.12V
δ=0.12/1.06x100%=11.32%
实验六电容式位移传感器特性实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解电容式传感器的结构及其特点。
(1)观察电容式传感器及其测量电路的组成,思考其特点和测量原理;
(2)通过调节测微头,了解电容式传感器测量位移的工作原理和特性,测得测量电路的输出,作出V--X曲线,计算两个方向的线性范围、灵敏度S、非线性误差δ。
2、实验步骤
(1)直线位移执行器圆盘右边靠外的支架安装上测微头。
测微头旋在20mm处,并顶住直线位移执行器圆盘,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(2)测微头旋至10mm处;
(3)将连接杆插入直线位移执行器右边靠里的支架内,电容位移传感器安装在连接杆上,传感器引线插入相应插座中,探头对准并顶住直线位移执行器圆盘上的小圆片,移动连接杆使测量杆回缩至杆上白圈对准传感器侧壁(零点),拧紧测量架顶部的固定镙钉;
图电容式位移传感器测量系统
(4)电容传感器测量系统中的“特性/测量”开关置“测量”位,在“测量”输出口接数字电压表,如图;
(5)将放大器增益调到适中位,调零位使数字电压表为零;
3、记录与分析
(1)向里旋转测微头,每次转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,(至少10次)并填入下表;
位移/mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
电压(v)
0.45
1.87
3.26
4.57
6.3
7.71
8.93
10.08
11.44
12.86
(2)测微头旋回10mm处,向外旋转测微头,每次转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,(至少10次)并填入上表;
4、实验结果
作出V-X曲线,
计算
(1)线性范围;
线性范围大概为位移X[0.5,5]mm
(2)灵敏度S;
灵敏度S
△V=12.86-0.45=12.41V
△X=4.5mm
S=△V/△X=12.41/4.5=2.76
(3)非线性误差δ
非线性误差δ非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=1.73V
δ=1.73/12.41x100%=13.94%
实验七霍尔式位移传感器特性实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解霍尔式位移传感器原理与特性。
(1)观察霍尔式传感器及其测量电路的组成,思考其特点和测量原理;
(2)通过调节测微头,了解霍尔式传感器测量位移的工作原理和特性,测得测量电路的输出,作出V--X曲线,计算线性起点X0、线性范围、灵敏度S和非线性误差δ。
2、实验步骤
(1)在直线位移控制模块上的圆盘右边靠外边的支架安装上测微头。
测微头旋在20mm处,并顶住直线位移执行器圆盘,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(2)在直线位移控制模块上圆盘上的小圆片上吸附一圆形磁钢,红面向外;
(3)将霍尔传感器安装在直线位移执行器右边靠里边的支架上。
霍尔传感器引线插入相应插座中,探头对准并贴近小圆片上的圆形磁钢,拧紧测量架顶部的固定镙钉;
(4)通用放大器
(2)的S5开关置相应位,Rw1、Rw3顺时调至调最大,抬起S15开关调节Rw2使第一级仪表专用放大器输出Vo3为零。
压下S15开关接入第二级反相放大器,调Rw4使Vo4(Vo)为零。
用手给直线位移执行器圆盘一个较大位移直到数字电压读数不变,逐步调节Rw3至适当位(Vo4(Vo)约5V),整个过程Rw1、Rw2、Rw4不要动;
图霍尔式传感器通用放大器II
(5)直线位移执行器圆盘复位;
3、记录与分析
(1)向里旋转测微头,每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数,直到数字电压表读数不变,并填入下表(也可用特性实验PC数据采集软件操作);
位移/mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
电压/v
0.09
0.19
0.3
0.42
0.53
0.62
0.7
0.76
0.8
0.83
0.85
4、实验结果
作出V-X曲线,
计算
(1)线性起点X0
由线性趋势线y=0.2088x-0.0039得X0=0.0187
(2)线性范围
线性范围为[0.5,3]
(3)灵敏度S和非线性误差δ
灵敏度S
△V=0.85-0.09=0.76V
△X=5mm
S=△V/△X=0.76/5=0.152
非线性误差δ非线性误差=最大误差/量程
ΔVmax=0.12V
δ=0.12/0.76x100%=15.79
实验八霍尔式转速传感器测速实验
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解霍尔转速传感器的应用。
(1)观察霍尔式转速传感器及其测量电路的组成,思考其特点和测量原理;
(2)调节手动调节电位器使电机旋转,待转速稳定后转速/记下频率表读数,思考霍尔传感器是如何测速的。
2、实验步骤
(1)根据图5-4,将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上,探头对准转盘内的磁钢约2----3mm。
引线插入相应插座;
(2)霍尔转速传感器输出(转速信号输出fo)端,接入转速/频率表(转速档);
(3)将控制方式按钮抬起,使他出于手动控制状态;
(4)调节手动调节电位器使电机旋转,待转速稳定后转速/记下频率表读数。
建议:
隔250转/分记录一次。
3、记录与分析
实验实际操作如上图所示,按照霍尔式转速传感器的接线示意图接好线,观察实验现象。
4、实验结果
根据霍尔效应表达式:
U=KIB,当KI不变时,在转速圆盘上装上N只磁性体,并在磁钢上方安装一霍尔元件。
圆盘每转一周经过霍尔元件表面的磁场B从无到有就变化N次,霍尔电势也相应变化N次,此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。
实验九手动计数盘控制接近开关的使用
班级
机械132
姓名
XXX
学号
XXX
实验日期
2015/12
同组成员
XXXXXX
成绩
1、实验目的与要求
了解各种接近开关的性能,比较各种接近开关的使用场合。
(1)观察多功能计数盘上四类接近开关(传感器),思考其特点和测量原理;
(2)思考这四类接近开关使用上有何要求,有何不同。
2、实验步骤
(1)将计数盘控制输出通过专用线接到计数盘的控制输入端;
(2)选择传感器,如图6给传感器接入+24V电源,输出端Vo接技术器;
(3)打开电源,按一下计数器的复位开关,再按下电机转动按钮,此时计数盘转动;
(4)观察计数器与计数盘的变化,当相应被测体接近传感器时,计数器将计数,计数器加减可以通过下面按钮选择。
图多功能计数盘示意图
3、记录与分析
实验实际操作如上图所示,按照霍尔式转速传感器的接线示意图接好线,观察实验现象。
4、实验结果
本实验采用的4种接近开关,包括电感式、电容式、霍尔式、光电式。
电感式用来检测金属物体,检测距离0~8mm;电容式即用来检测金属也可以用来检测非金属,检测距离1~10mm;霍尔式用来检测磁性材料,检测距离与磁性材料的磁性强弱有关;光电式采用的是反射式光电接近开关,可以用来检测一切能反射的物体,测量距离10~30mm。
通过接通不同传感器电路可以观察发现,电感式和霍尔式只有在导磁材料接近时才能记数,电容式和光电式则没有收到材料影响。
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