测试技术实验指导书.docx

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测试技术实验指导书

测试技术实验指导书

　　　　　　　　　　　　测试技术实验　　指导书　　赵爱琼编付俊庆审　　　　长沙理工大学测控教研室　　　　07年3月　　　　1　　　　　　　　前言　　　　测试技术是一门实践非常强的技术基础课，通过实验，了解测试系统中各环节的作用与特点，加深同学们对测试技术基本内容和基本概念的理解。

　　本实验指导书适用于交通运输、机电、机制、测控、自控、车辆工程，汽车服务工程、电子信息等专业的测试技术课、检测与传感器技术课、传感器与自动检测课、传感器原理及应用等课的实验。

各专业可根据课时的需要适当取舍，要求同学们在实验中要动脑动手，以达到提高实验动手能力的目的。

　　本实验指导书赵爱琼老师编写，付俊庆教授审稿，并经测控教研室全　　体老师讨论定稿　　于编写仓促，水平有限，书中缺点错误在所难免，恳请读者批评指正　　　　测控教研室07年3月　　　　　　2　　　　目录　　实验一霍尔传感器特性实验实验二电涡流传感器特性实验实验三电容传感器特性实验　　实验四压电式传感器特性实验与振动实验实验五电阻应变片及电桥性能实验实验六动应力测量实验七振动测量　　实验八应变式传感器测量系统的设计　　附一：

CSY——2000系列传感器与检测技术实验台组成　　附二：

实验报告格式与要求　　3　　　　　　　　　　霍尔传感器特性实验　　　　一、实验目的：

　　1、掌握霍尔传感器的工作原理及特性2、掌握霍尔传感器的静态标定方法3、了解霍尔传感器在振幅测量中的应用　　二、实验器材：

　　1、CSY-2000传感器与检测技术实验台，其中所取单元：

霍尔传感器实验　　模板、霍尔传感器、直流源±4v、±15v、测微头、数显单元、低频振荡器　　2、电子示波器、工控机数据采集系统　　三、实验原理：

　　根据霍尔效应，霍尔电势U=KIBsinα。

若保持霍尔元件的激励电流I不变，而使其在一均匀梯度磁场中移动时，则输出霍尔电势值U只决定于它在磁场B中的位移量。

本实验即通过对U大小的测量来得其位移。

四、实验内容及步骤：

　　1、将霍尔传感器按图1安装。

霍尔传感器与实验模板的连接见图2进行。

1、3为电源±4v，2、4为输出　　　　　　图1　　　　　　4　　　　　　　　图2　　2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节Rw1使数显表指示为零。

　　3、旋转测微头向轴向的一个方向推进，每转动记下一个读数，直到　　读数近似不变，然后返回原来的位置，沿轴向的另一个方向推进，每转动记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表中+X　　　　+V　　　　-X　　　　-V　　　　　　4、实验模板的输出端V01接示波器或工控机数据采集系统。

将霍尔传感器　　安装在台面三源板的振动源单元上。

如图3所示，调节传感器连接支架高度，使V01输出在零点附近。

　　　　5、将主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，调节低频振荡器　　的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察显示的波形　　　　　　5

　　　　　　　　图3　　　　五、注意事项：

　　1、激励电压不能任意打得过大，以免损坏霍尔片，本实验为±4v。

　　2、模块上的±15v电源与主控箱上的±15v电源连线要一一对应，不要接错，否则将烧坏仪器。

　　　　六、思考题：

　　1、作出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度　　6　　　　电涡流传感器特性实验　　　　一、实验目的：

　　1、掌握电涡流传感器的原理及工作性能；2、掌握电涡流传感器的静态标定法；　　3、了解电涡流传感器在振幅测量中的应用。

　　二、实验器材：

　　1、CSY-2000传感器与检测技术实验台，其中所取单元：

电涡流传感器实　　验模板、电涡流传感器、测微头、数显单元、铁圆片、低频振荡器、直流稳压电源　　2、电子示波器、工控机数据采集系统　　三、实验原理：

　　通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可用来测量传感器与被测体的距离。

　　四、实验步骤：

　　1、根据图1安装电涡流传感器。

　　图1　　　　　　7　　　　　　　　　　　　图2　　　　2、观察传感器结构，这是一个扁平线圈。

　　3、电涡流传感器与实验模板的连接见图2进行：

　　4、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中，作为振　　荡器的一个元件；在测微头端部装铝质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体；将实验模板输出端V0与数显单元输入端Vi相接。

数显表量程切换开关选择电压20V档　　5、用连接导线从主控台接入+15V直流电源接到模板上标有+15V的插孔　　中　　6、使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表　　读数，然后每隔读一个数，直到输出几乎不变为止。

将数据记入下表中　　XV（v）　　　　7、将实验模板的输出端V0接示波器或工控机数据采集系统，将电涡流传　　感器按图2，安装在台面三源板的振动源单元上，调整好支架的高　　8　　图3　　度。

使传感器端面与被测体振动台面之间的安装距离在线性区域内。

8、振荡器的输出引入振动源的低频输入。

调节低频振荡器的频率与幅度　　旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察显示的波形。

　　五、思考题：

　　作出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。

　　9　　　　电容传感器特性实验　　　　一、实验目的：

　　1、掌握电容式传感器的原理及工作性能。

2、掌握电容式传感器的静态标定方法3、了解电容式传感器在振幅测量中的运用　　二、实验器材：

　　1、CSY-2000传感器与检测技术实验台，其中所取单元：

电容传感器实验　　模板、电容传感器、相敏检波、滤波模板、测微头、数显单元、低频振荡器、直流稳压电源　　2、电子示波器、工控机数据采集系统　　三、实验原理：

　　电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置，它静片和动片组成。

利用电容C=εA/d，保持ε、d两个参数不变，当改变A时，电容也随之变化。

通过相应的结构和测量电路，测量电压就可得到传感器与被测体的距离　　四、实验步骤：

　　1、按图1将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别Cx1和Cx2时注　　意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正负输出。

不然需调换接线。

一般接线：

动极板为3号引线、二个静片分别是1号和2号引线，可作参考。

　　　　　　图1　　10

　　　　　　　　　　图2　　2、将电容传感器电容Cx1和Cx2的静片连线分别插入电容传感器实验模板　　Cx1、Cx2插孔上，动极板线接地插孔。

见图2　　3、将电容传感器实验模板的输出端Vo1数显表单元Vi相接，Rw调节到中间位置。

　　4、接入±15V电源，旋转测微头推进电容传感器动极板位置，使输　　出为零，分别左右移动测微头，步进记下位移X与输出电压值。

将读数记入下表X　　　　V（mm）　　　　　　5、将电容传感器按图3，安装在台面三源板的振动源单元上。

接线仍按图　　1，实验模板输出端Vo1接滤波器输入端，滤波器输出端V0接示波器或工控机数据采集系统。

调节传感器连接支架高度，使Vo1输出在零点附近。

　　　　11　　　　　　图3　　　　6、主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6~12HZ　　之间，幅度旋钮初始置0。

　　7、输入±15V电源到实验模板，调节低频振荡器的频率与幅度旋振动台　　振动幅度适中，注意观察显示的波形。

五、注意事项　　模块上的±15v电源与主控箱上的±15v电源连线要一一对应，不要接错，否则将烧坏仪器。

　　六、思考题　　作出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度。

　　12　　压电式传感器特性实验与振动实验　　一、实验目的：

1、掌握压电传感器的工作原理　　2、掌握压电传感器动态标定方法　　3、掌握压电传感器的测量振动的原理和方法。

　　二、基本原理：

　　１、压电式传感器惯性质量块和受压的压电片等组成。

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，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。

２、压电式传感器的标定　　　　　　图1　　三、需用器件与单元：

振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、　　压电式传感器实验模板、存储示波器、加速度校准仪、电荷放大器　　四、实验步骤：

　　1、按图1组织振动测量系统，并对其进行标定。

2、将压电传感器已装在振动台面上。

　　3、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

　　　　　　　　13　　压电式传感器电荷放大器存储示波器　　加速度校准仪　　　　　　图2压电式传感器性能实验接线图　　4、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，见图2，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

　　5、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

　　6、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

　　7、用存储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。

并用存储示波器记录输入输出的幅值、波形频率。

。

　　　　五、思考题　　１、压电式传感器为什么不能进行静态标定？

　　２、对压电式传感器进行动态标定的方法有哪些？

并分别画出标定系统结　　构框图.　　３、应用所记录的幅值和频率数据作出其幅频特性图　　　　　　14　　　　电阻应变片及电桥性能实验　　一、实验目的：

　　1　　了解金属箔式应变片的应变效应，全桥、半桥、单臂电桥工作原理和性能。

　　2　　　　比较全桥、半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。

　　实验内容一　　金属箔式应变片――单臂电桥性能实验　　一基本原理：

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。

　　二、需用器件与单元：

应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表。

　　三实验步骤：

1、　　根据图应变式传感器已装于应变传感器模板上。

　　传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右　　　　15

　　　　　　　　　　图1－1应变式传感器安装示意图　　2、接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源　　开关，将实验模板调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零。

关闭主控箱电源。

3、　　将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1接入　　电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥，接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V如图1－2所示。

检查接线无误后，合上主控台电源开关。

调节RW1，使数显表显示为零。

　　　　16　　　　图1－2应变式传感器单臂电桥实验接线图　　4、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加