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《测试技术》实验指导书(201809).docx

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    • 目录实验一电阻应变传感器应用(静态载荷测量) 1实验二电阻应变传感器应用2(动态载荷测量) 5实验三电感传感器应用(接近开关) 9实验四 霍尔测速实验 12实验五温度控制与热电偶测温实验 15实验六 光纤传感器应用(位移测量)及光电控制 22实验一 电阻应变传感器应用(静态载荷测量)、实验目的1. 认识电阻应变片的类型、组成与结构;2. 掌握单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的连接;3 .验证电阻应变片电桥加减特性;二、实验器件2.首先认识电阻应变片图1-3金属丝式电阻应变片图1-4箔式电阻应变片序号名 称数量1DH3818型静态电阻应变仪12等强度悬臂梁式电阻应变传感器13标准砝码(200g/个)54起子15数字万用表1电阻应变片由基底、敏感栅、盖片和引线等部分组成,见图1-3和图1-4观察等强度悬臂梁式电阻应变传感器上的电阻应变片及其粘贴、布置,用万用表测量 电阻应变片的电阻值为: Q三、实验内容与操作步骤(一)单臂半桥测量1. 关闭应变仪电源2. 分别将补偿片接线端子2和3、1通道应变片接线端子B和鸟的金属片短接;再 将补偿片接线端子4和5的金属片断开3. 按图1-5b)接线将应变片R1接到1通道的A、B端点,将应变片R补接到补偿 片接线端子的1、2端点;(虬是受力应变片,称为工作片;R补是不受力应变片,称为补 偿片)。

      补偿6A BB1c D G --- O-O-O-O-O-OOOOOOO11a)b)单臂半桥接线图c)图1-54. 检查无误后接通应变仪的电源5. 将托盘悬挂在悬梁臂上调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)6. 加载:将1个标准砝码轻轻的放到托盘上7. 读数:待托盘稳定后读取显示屏的数值并记录到表1-1中8. 继续往托盘上加砝码,每加一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-1中,累计 加载4个砝码9. 卸载:逐个从托盘上去掉砝码,每去掉一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表 1-1中,直到去完为止表1-1单臂半桥测量数据载荷(g)应变值(以)802004006008001000正行程(加载)反行程(卸载)(二)双臂异号半桥测量1. 关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片2. 分别将补偿片接线端子2和3、1通道应变片接线端子B和少的金属片断开;再 将补偿片接线端子4和5的金属片短接将应变片R2接到1通3.按图1-6 b)接线将应变片R1接到1通道的A、B端点,道的B、C端点12345补偿OABB1CDG1Aa) b) c)图1-6双臂异号半桥接线图4. 检查无误后接通应变仪的电源。

      5. 将托盘悬挂在悬梁臂上调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示 屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)6. 加载:将1个标准砝码轻轻的放到托盘上7. 读数:待托盘稳定后读取显示屏的数值并记录到表1-2中8. 继续往托盘上加砝码,每加一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-2中,累计 加载4个砝码9. 卸载:逐个从托盘上去掉砝码,每去一个,待托盘稳定后读取数值并记录到表1-2 中,直到去完为止表1-2双臂异号半桥测量数据载荷(g)应变值(四£) '-.02004006008001000正行程(加载)反行程(卸载)(三)双臂同号半桥测量1. 关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片2. 保持补偿片接线端子4和5的金属片短接3. 按图1-7b)接线,将应变片虬接到1通道的A、B端点,将应变片R3接到1通道的B、C端点123456a) b) c)图1-7双臂同号半桥接线图4. 检查无误后接通应变仪的电源5. 将托盘悬挂在悬梁臂上调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示 屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)。

      6. 按上面实验步骤进行加载卸载操作,将实验数据记录到表1-3中表1-3双臂同号半桥测量数据载荷(g)应变值(四£)02004006008001000正行程(加载)反行程(卸载)(四)四臂全桥测量1. 关闭应变仪电源,从接线排上去掉应变片2. 分别将补偿片接线端子2和3、4和5、应变片接线端子B和8应勺金属片断开3. 按图1-8 b)接线,将应变片R1接到1通道的A、B端点,将应变片R2接到1通 道的B、C端点,将应变片R3接到1通道的C、D端点,将应变片R4接到1通道的A、D端点补偿ABB1CDGa) b) c)图1-8四臂全桥接线图4. 检查无误后接通应变仪的电源5. 将托盘悬挂在悬梁臂上调零:按一下实验箱面板右下角的“平衡”键,使显示 屏的指示值为零(可能由于干扰误差,调整时显示值不为零,应尽可能使其接近于零)6. 按上面实验步骤进行加载卸载操作,将实验数据记录到表1-4中表1-4四臂全桥测量数据r、载荷(g)应变值(以)802004006008001000正行程(加载)反行程(卸载)7.关掉应变仪电源;从电桥盒上去掉应变片实验二 电阻应变传感器应用2 (动态载荷测量)、实验目的1. 掌握动态压力测量的方法及系统组成;2. 了解动态应变仪、数字存储示波器的使用方法。

      二、实验器件YD-28型动态电阻应变仪、等强度悬臂梁式电阻应变传感器(图2-1)、DS5042M数 字存储示波器、计算机、PCI-1710数据采集卡、测控实验箱ZCY—II型综合传感器实验仪所需单元和部件:磁电式传感器、压电式传感器、电 压放大器、差动放大器、V/F表、低通滤波器、低频振荡器R1(R2)R3(R4)*卜F图2-1等强度悬臂梁式电阻应变传感器三、实验内容与操作步骤1. 关闭应变仪电源,按图2-2将应变片接到应变仪的电桥盒上,组成四臂全桥2. 按图2-3利用数字存储示波器构成动态力测量系统:将动态应变仪的电压输出接数 字存储示波器的1通道3. 按下“总调零”按钮调零4. 给应变传感器加动态载荷,通过数字示波器观察动态力测量曲线并保存曲线5. 按图2-4利用计算机构成动态力测量系统:将动态应变仪的电压输出接到计算机中 的数据采集卡的1通道6. 按下“总调零”按钮调零7. 给应变传感器加动态载荷,通过计算机观察动态力测量曲线并保存曲线图2-2电桥电路R1R2数字存储示波器动态电阻应变仪电桥电阻应变传感器动态力图2-3动态力测量系统1数据计采 ►算集机卡线 曲动态电阻应变仪电阻应变传感图2-4动态力测量系统2四、实验思考题如何从实验曲线判断某一瞬间力的大小?实验报告部分:姓名:学号:班级:小组号:四、实验数据填表将表1-1、表1-2、表1-3和表1-4的数据汇总到表1-5中。

      表1-5实验数据记录表电桥类型f输入(g)输出(〃)£ 一一02004006008001000单臂半桥正行程(加载)反行程(卸载)双臂异号半桥正行程(加载)反行程(卸载)双臂同号半桥正行程(加载)反行程(卸载)四臂全桥正行程(加载)反行程(卸载)五、实验思考题与问答题1. 接完每一种电桥,加载前为什么要调零?2. 根据表中所记录的测量数据画出单臂半桥、双臂异号半桥、四臂全桥输入-输出曲线(正 行程,加载-卸载分别画)从各个曲线特点可得到哪些结论?3. 从实验测量数据分析电桥的输出特性,得到电桥加减特性结论4. 实验测量数据与理论值存在差异,请问误差产生的原因是什么?实验三 电感传感器应用(接近开关)、实验目的1. 了解电感传感器的结构和工作原理;2. 利用电感接近开关组成控制系统二、 实验器件计算机、电感接近开关、继电器(DC24V)、红绿指示灯(DC24V)、直流稳压电源 (DC24V)、导线、起子等三、 实验原理1. 差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成初级线圈做为差动 变压器激励用,相当于变压器的原边,次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串 接而成,相当于变压器的副边。

      差动变压器是开磁路,工作是建立在互感基础上的其原 理及输出特性见图(1)MbLv第二通道示波器 第一通道图(1) 图(2)2. 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成,当线圈中通以高频交变电流后, 与其平行的金属片上感应产生电涡流,电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与 金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关当平面线圈、被测 体(涡流片)、激励源已确定,并保持环境温度不变,阻抗Z只与X距离有关将阻抗变 化经涡流变换器变换成电压V输出,则输出电压是距离X的单值函数通过高频电流的 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涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导 率有关,因此不同的材料就会有不同的性能在实际应用中,由于被测体的材料、形状和 大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分,会减弱甚至不产生涡流效应,因此影响电涡流传感器的静态特性,所以在实际测量中,往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定四、实验内容与操作步骤(一)电感传感器的结构认识差动变压器传感器如图4-1所示,电涡流传感器如图4-2所示,电感接近开关如图4-3 所示。

      图4-1差动变压器传感器结构图 图4-2电涡流传感器结构图1 .电感接近开关控制原理如图4-4所示图4-4电感接近开关控制原理图2. 接线:按图4-5所示,将电感接近开关、继电器、指示灯、直流电源等连成开关控 制系统,以控制指示灯的亮和灭2、6端点之间是常闭开关,接绿灯,4、6端点之间是 常开开关,接红灯,7、8端点之间是继电器线圈)3. 接好线检查无误后,接通电源开关,此时绿灯亮4 .将金属物靠近电感接近开关的探测端面,观察红/绿指示灯的亮灭情况:第三次实验报告部分:姓名: 学号:班级:小组号:五、实验报告1.被测金属物的材质、被测。

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