机械工程测试技术基础实验报告.docx
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机械工程测试技术基础实验报告
01实验报告
实验项目：
涡流传感器标定
一、实验目的
1、了解涡流传感器静态标定。
2、了解涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验原理
通过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，因此可以进行位移测量。
三、主要仪器设备（名称与型号）
涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、实验步骤（实验原理图）
1、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。
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。
2、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
3、将实验模板输出端Vo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。
用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V的插孔中。
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0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。
涡流传感器位移实验接线图
五、实验数据记录
涡流传感器线形区域：
X（mm）
电压（mv）
最大值
最小值
b
a
量程
灵敏度
最大非线性误差
六、实验结果分析与结论
实验模式：
单布采样
拟合截距a值：
实验纲量：
位移mm
拟合斜率b值：
A通道
灵敏度：
X最小值：
mm
非线性误差：
X最大值：
mm
Y最小值Ymin：
mVY最大值Ymax：
mV
实验间隔：
mm
Ymax
拟合直线方程：
Y＝a+b*X
误差结果：
02振动测量
一、实验目的：
1、了解测量动态应变原理，熟悉信号测量及变换过程中的典型电路。
2、了解中间变换器的原理，掌握使用和分析方法，熟悉信号处理过程。
3、能熟练操作仪器调试出实验中的重要波形，并能运用所学知识分析图形。
4、分析调试出的振动图像，了解测试振动频率与传感器输出的关系。
二、基本原理：
用金属梁上四片（2片拉伸，2片压缩）金属箔式应变片组成全桥，采用交、直流预调平衡装置对电桥预调平衡。
在电桥的电源端加上频率为f0的等幅正弦波，此等幅波的振幅经电桥随梁的应变引起应变片的电阻变化而变化，电阻变化频率远小于f0，在电桥的输出端获得一个载波为f0的调幅波。
此过程叫调幅过程。
将此调幅波经差动放大器放大，由相敏检波器检波，用低通滤波器滤去载波和高次谐波，取出被放大的包络信号，此信号与被测应变信号形状相同，再用毫伏表将信号显示出来。
毫伏表就反映了梁的应变大小。
当振动梁被不同频率的信号激励时，起振幅度不同，贴于应变梁表面的应变片所受应力不同，电桥输出信号大小也不同，若激励频率与梁的固有频率相同时则产生谐振，此时电桥输出信号最大，根据这一原理可以找出梁的固有频率。
三、实验器件与单元：
传感器主控台、音频振荡器、低频振荡器、振动源、应变式传感器实验模板、移相器_相敏检波器_低通滤波器模板、双踪示波器、万用表（自备）、导线若干、打印机。
振动源
应变式传感器实验模板
移相_相敏检波_低通滤波器模板
主控台面板
四、实验步骤：
1、应变模板接线。
接入模板电源±15V（从主控台引入，使应变模板工作），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（约3转）。
接好电桥电路，并分别将交流偏置电压，交直流补偿单元接入点桥电路，然后将电桥输出接入差分放大电路输入端。
（接线图应变模板单元中，有粗线连接提示。
）
2、给电桥电路加交流偏置电压。
查接线无误后，合上主控台电源开关。
将音频振荡器的频率调节到1.5KHz左右，幅度调节到10Vp-p（频率可用数显表Fin监测，幅度用示波器监测）。
3、使用专用连接线，将振动台面三源板与应变传感器实验模板相连。
（注意：
模块上的传感器不用，改为振动梁的应变片，即振动台面上的应变输出。
）
4、应变模板接线与中间变换器模板连接。
5、调交流电桥输出平衡。
接好交流电桥调平衡电路及系统，R8、Rw1、C、Rw2为交流电桥调平衡网络。
首先旋动移项器和相敏检波器旋纽，将示波器显示波形调为“m”形波。
然后旋动Rw1、Rw2旋钮，将“m”形波波峰调低，贴近水平轴。
6、起振。
低频振荡器输出接入振动台激励源插孔，调低频输出幅度旋钮约放在3/4位置（8转）为宜，使振动台（圆盘）明显感到振动。
交流全桥振动测量实验接线图
7、测得实验结果。
固定低频振荡器幅度钮旋位置不变，低频输出端接入数显单元的Fin，把数显表的切换开关打到频率档监测低频频率。
调低频频率，用示波器读出频率改变时低通滤波器输出Vo的电压峰－峰值，填入下表：
f（Hz）
Vo（p-p）
从实验数据得振动梁的自振频率为HZ。
思考题：
1、简述金属箔式应变片在振动时测量的工作过程。
2、实际应用中，为何使用移相器。
3、相敏检波器的优点。
观察得图像：
01实验报告
实验室：
机械基础实验室实验时间：
×年×月×日
系部
机电工程系
年级、专业、班
×××
学号
×
姓名
×××
课程名称
×××
×××
实验项目
名称
振动测量
指导教师
徐斌
同组学生姓名
×××
教
师
评
语
成绩教师签名：
徐斌
×年×月×日
一、实验目的
1、了解交流电桥测量动态应变原理，掌握调整平衡网络的方法。
2、了解中间变换器的原理，掌握使用方法，熟悉信号处理过程。
3、熟练调试出实验中的重要波形，并能运用专业知识解释观察到的现象。
4、调试振动图像，测试振动频率与传感器输出的关系。
二、实验原理及原理图
在电桥的电源端加上频率为f0的等幅正弦波，此等幅波的振幅经电桥随梁的应变引起应变片的电阻变化而变化，电阻变化频率远小于f0，在电桥的输出端获得一个载波为f0的调幅波。
此过程叫调幅过程。
将此调幅波经差动放大器放大，由相敏检波器检波，用低通滤波器滤去载波和高次谐波，取出被放大的包络信号，此信号与被测应变信号形状相同，再用毫伏表将信号显示出来。
毫伏表就反映了梁的应变大小。
当振动梁被不同频率的信号激励时，起振幅度不同，贴于应变梁表面的应变片所受应力不同，电桥输出信号大小也不同，若激励频率与梁的固有频率相同时则产生谐振，此时电桥输出信号最大，根据这一原理可以找出梁的固有频率。
三、使用仪器、设备、材料
音频振荡器、低频振荡器、万用表（自备）、应变式传感器实验模板、移相器_相敏检波器_低通滤波器模板、双踪示波器、振动源。
四、实验步骤
3、应变模板接线，接好电桥线路。
4、给电桥电路加交流偏置电压，将音频振荡器的频率调节到1.5KHz左右，幅度调节到10Vp-p接入桥式电路。
5、连接振动台面三源板与应变传感器实验模板。
6、应变模板接线与中间变换器模板连接。
5、调交流电桥输出平衡。
首先旋动移项器和相敏检波器旋纽，调出“m”形波。
然后旋动Rw1、Rw2旋钮，将“m”形波贴近水平轴。
6、起振。
接入低频激励，调低频输出幅度适度，使圆盘明显感到振动。
7、测实验结果。
固定低频振荡器幅度，调低频频率，记录Vo的电压峰－峰值。
五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）
振动输出波形
f（Hz）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vo（p-p）
f（Hz）
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Vo（p-p）
振动梁的自振频率为11Hz。
（实际操作中，测出10个值含固有频率，即可。
）
六、实验结果分析及结论
由实验数据不难看出，调节低频信号1-26Hz，电压输出峰峰值先由小到大，达到最大值后，逐渐变小。
如下图所示，输出最大电压值时，对应的频率为固有频率。
七、对本次实验的建议与设想
提前预习，对实验操作和理解很重要。
对调制解调的内容要十分熟悉，尤其注意信号处理过程中，波形的变化。
实验操作时，从简到繁，先调出实验结果，在分析实验过程中的细节
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