《机械工程测试技术》课程实验教学要求共15页文档文档格式.docx

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常言道“书读百遍,其义自见”,如果有目的、有计划地引导学生反复阅读课文,或细读、默读、跳读,或听读、范读、轮读、分角色朗读,学生便可以在读中自然领悟文章的思想内容和写作技巧,可以在读中自然加强语感,增强语言的感受力。

久而久之,这种思想内容、写作技巧和语感就会自然渗透到学生的语言意识之中,就会在写作中自觉不自觉地加以运用、创造和发展。

实验教学分为课外虚拟仪器仿真实验，课内必修验证性实验，课内必修设计性实验，进一步的选修开放实验四部分。

通过实验，加深学生对重点教学内容的理解和掌握，培养学生机械量测试的方案设计、试验、分析技能。

与当今“教师”一称最接近的“老师”概念，最早也要追溯至宋元时期。

金代元好问《示侄孙伯安》诗云：

“伯安入小学，颖悟非凡貌，属句有夙性，说字惊老师。

”于是看，宋元时期小学教师被称为“老师”有案可稽。

清代称主考官也为“老师”，而一般学堂里的先生则称为“教师”或“教习”。

可见，“教师”一说是比较晚的事了。

如今体会，“教师”的含义比之“老师”一说，具有资历和学识程度上较低一些的差别。

辛亥革命后，教师与其他官员一样依法令任命，故又称“教师”为“教员”。

（一）课外虚拟仪器仿真实验：

数字滤波，自谱与自相关分析仪，互相关分析仪，FFT分析，随机信号分析，双通道动态信号分析仪，在《测试技术学习网》中。

学生课外自己做。

（二）课内必修实验（两个）：

1、电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力（验证性实验），

2学时

2、机械量测试及分析（设计性实验），4学时

由测试技术学习网站列出的3个机械量测试及分析实验中，选一个实验。

（三）选修实验

可多选机械量测试及分析实验。

进一步培养学生机械量测试的试验和分析技能。

二、实验教学方式

基于网上资源的《测试技术》开放性实验教学。

在校园网上有专业的测试技术学习网站：

（

学生可在教学实验专栏中了解实验教学要求，学习或下载实验课教程。

下载课外虚拟仪器仿真实验，自己做。

下载电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力（验证性实验）的实验指导书，预约后来实验室完成实验，

查阅所列出的必修和增选项目及要求，按项目要求查讯实验室现有的全部仪器设备及下载使用说明书等资料，查讯与某实验项目相关的知识要点，学生自主选择并设计实验，在网上与教师或同学讨论，网上申报所选择的实验项目和提交实验设计方案，教师修改、批准后学生来实验室领取仪器设备组成系统完成所选择或设计的实验，网上提交实验报告。

三、实验教学内容及要求

（一）虚拟仪器仿真实验（上网下载）（共6项）

1、数字滤波

Bottworth数字滤波器，可选低通、高通、带通、带阻，被滤波信号是一宽带白噪声。

可设置滤波器的阶数、信号的采样频率、采样点数、滤波器的低通截止频率、高通截止频率。

观察滤波前后波形，滤波器的幅频及相频特性。

2、自谱与自相关分析仪

观察四种典型随机信号的自功率谱图与自相关图。

四种随机信号是：

正弦加白噪声、冲击响应、随机初相位正弦、某结构随机振动。

自谱分析时的平均次数可设置。

3、互相关分析仪

观察正弦加白噪声或阶跃加白噪声的信号，在不同时差下的互相关函数的形态。

4、FFT分析

观察六种典型确定性信号的FFT分析结果。

信号样本点数和初相角可设置。

六种典型信号是：

正弦波、三角波、方波、锯齿波、整流波、负指数函数。

5、随机信号分析

观察五种典型随机信号的时域波形，自相关函数、自功率谱图、概率密度函数。

五种随机信号是高斯白噪声、周期宽带白噪声、均匀白噪声、正弦加白噪声、随机初相位正弦。

统计分析的平均次数可设置

6、双通道动态信号分析仪

一白噪声（A通道）输入一线性系统，得输出信号（B通道）。

观察输入、输出信号的时域波形，幅值谱图，自功率谱图；

观察输入、输出的互相关图，互功率谱图，凝聚函数图，观察系统的脉冲响应函数图、频率响应函数图。

平均次数，采样频率，子样本长，时域窗等均可设置。

（二）电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力

实验指导书（上网下载）。

（三）机械量测试及分析（设计性实验，目前有3个项目）

电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力

（验证性实验）

电阻应变片的粘贴技术

一、实验目的

1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。

2.为后续电阻应变测量的实验做好在试件上粘贴应变片、接线、防潮、检查等准备工作。

二、实验内容

掌握应变片的粘贴方法与技巧。

三、实验方法和步骤

1.选片：

在确定采用那种类型的应变计后，用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行，有否霉点、锈点、用数字式万用表测量各应变片电阻值，选择电阻值差在土0．5欧姆内的8~10枚应变片供粘贴用。

2.测点表面的清洁处理：

为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。

首先把测点表面用砂轮，锉刀或砂纸打磨；

使测点表面平整并使表面光洁度达。

然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。

然后用划针在测片位置处划出应变计的座标线。

打磨好的表面，如暂时不贴片，可涂以凡士林等防止氧化。

如果测量对象为混凝土构件，则须用喷浆方法把表面垫平。

然后同样进行表面打磨清洗等工作。

此外，在贴片部位，还得先涂一层隔潮层,可采用环氧树脂胶或用铝箔纸，应变计就贴于隔潮底层上。

3.贴片：

在测点位置和应变计的底基面上，涂上薄薄一层胶水，一手捏住应变片引出线，把应变计轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变计的长度方向滚压，挤出片下汽泡和多余的胶水，直到应变计与被测物紧密粘合为止。

手指保持不动约1分钟后再放开，注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。

注意粘结剂不要用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。

应变计的保护

4.干燥处理：

应变计粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。

此外，应变计和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。

为此，在贴好片后就需要进行干燥处理，处理方法可以是自然干燥或人工干燥。

如气温在20℃以上，相对湿度在55％左右时用502胶水粘贴，采用自然干燥即可。

人工干燥可用红外线灯或电吹风进行加热干燥，烘烤时应适当控制距离，注意应变计的温度不得超过其允许的最高工作温度,以防应变计底基烘焦损坏。

5.接线：

应变计和应变仪之间用导线连接。

需根据环境与试验的要求选用导线。

通常静应变测定用双蕊多股平行线。

在有强电磁干扰及动应变测量时，需用屏蔽线。

焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路，然后在每根导线的两端贴上同样的号码标签，避免测点多时造成差错。

在应变计引出线下，贴上胶带纸，以免应变计引出线与被测试件（如被测试件是导电体的话）接触造成短路。

然后把导线与应变计引线焊接在一起，焊接时注意防止假焊。

焊完后用万用电表在导线另一端检查是否接通。

为防止在导线被拉动时应变计引出线被拉坏，可使用接线端子,接线端子相当于接线柱，使用时先用胶水把它粘在应变计引出线前端,然后把应变计引出线及导线分别焊于接线端子的两端，以保护应变计，如图30-1所示。

6.防潮处理：

为避免胶层吸收空气中的水份而降低绝缘电阻值，应在应变计接好线并且绝缘电阻达到要求后，立即对应变计进行防潮处理。

防潮处理应根据试验的要求和环境采用不同的防潮材料。

常用的简易的防潮剂可用703、704硅胶。

四、实验设备和器材

1.常温用电阻应变片，每小组一包20枚。

2.数字式万用表。

3.502粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）。

4.电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。

5.悬臂梁，温度补偿块。

6.丙酮、药棉等清洗器材。

7.防潮用硅胶。

8.测量导线若干。

五.实验报告

1.简述贴片、接线、检查等主要实验步骤。

2.画布线图和编号图

动态应变仪的使用及应变式测力

1、掌握动态应变仪的工作原理和使用方法。

2、掌握电阻应变片在电桥中的接法。

3、掌握在静载荷下使用应变仪的单点应变测量方法。

4、学会在动载荷下使用应变仪的应变测量分析方法。

以标准重量进行标定。

测试已有力传感器上的重物的重量。

要在不同配重下作多次测试和分析。

三、实验原理

LC1004动态应变仪为八通道采用电子自动平衡技术，其主要技术指标处于国际领先水平，配接不同类型的应变片及应变式传感器，除了测量结构和材料的应变外，还可以测量力、压力、扭矩、温度、加速度、速度、位移等多种物理量。

桥路零点自动平衡测试方便快捷；

自动修正长电缆测量时引入的误差。

1、测量系统方框图：

2、桥压的选择

LC1004提供四种桥压2、4、6、8V；

出厂时予置4V；

通常桥压宜低不宜高供桥电流应小于60mA在应变片长电阻大应变小时可适当提高桥压,以提高信噪比。

3、桥盒是连接应变仪与用户的桥梁，熟悉桥盒的使用至关重要桥盒的接线。

桥盒接线图

A为桥压正端，C为桥压负端，B为电桥输出负端，D为电桥输出正端，GND接桥盒外壳。

焊盘GND与屏蔽电缆屏蔽网相连，屏蔽网是否与桥盒外壳连接由一螺钉决定，螺钉拧到焊盘下面的螺柱上，屏蔽网与桥盒外壳相连，不拧螺钉屏蔽网与桥盒外壳断开，屏蔽网是否与桥盒外壳相连，以引进的干扰最小为准，通常，桥盒与带电物体绝缘时，可将螺钉拧上。

4、应变片与桥盒的各种接线方法

图为一应变片方式2线系统

图为二应变片方式2线系统

图为四应变片方式

在连接成三种接线方式时，必须使用120的应变测量片，为防止电磁干扰，特别是50Hz干扰，桥盒与应变片之间的连线要用屏蔽线，并且屏蔽网要做好接地处理。

四、实验仪器设备

1.悬臂梁，加载砝码。

2.应变片、数字万用电表、502胶水等贴片材料及在补偿块一个。

3.LC1004动态应变仪。

五、实验步骤及内容

1.静载荷下使用应变仪的单点应变测量方法

初调：

按图所示各种接法接成桥路。

a.接好应变片及桥盒、记录仪器、电源线等，

b.出厂前，通道前面板、测量-校准开关（CAL-MEASURING）置正校（CAL+），

校准值开关置1000με（100），

灵敏度选择（SENS.SELECTOR）置2，

灵敏度微调（SENS.）置大约5/6位置，

高频上限（UPPERHz）置10KHz，

电源前面板AC/DC开关置DC，

2V/20V开关置2V，

开启电源，旋转通道选择（CHANNELSELECTOR）波