学生版测试技术实验指导书.doc

测试技术实验指导书测试技术实验指导书（第五版）（第五版）侯洪海侯洪海 编编洛阳理工学院洛阳理工学院机械工程学院机械工程学院2016 年年 8 月月学生实验守则学生实验守则一、不要有迟到、早退及旷课现象，否则本次实验扣分或不计分 二、学生在上实验课之前必须认真阅读实验指导书及有关资料 三、进入实验室后要在本组“实验仪器使用记录本”上签名（不许代签） 四、要保持室内的安静与卫生不要大声说话、随地吐痰、乱扔废弃物 五、非本次实验所用的仪器、设备，不许乱动 六、注意安全，防止触电、烧伤及其他安全事故的发生 七、实验中，要按实验步骤和要求进行，如有新的见解，可经指导教师许可后再做 八、集中精力，认真观察实验现象，并做好纪录 九、做完实验，要整理好仪器和场地经指导教师验收后方可分组离开，个人不得擅自出入 实验室 十、做好数据处理，回答实验问题及现象分析，按时交纳实验报告目录目录实验一 综合传感器实验（4 学时）…………………………………………1 实验二 振动信号的采集和预处理（2 学时） ………………………………6 实验三 振动信号的分析及振动磨转子不平衡的故障诊断（2 学时）……9 附录 1 CRAS 公共软件模块说明…………………………………………11附录 2 “数据采集”程序操作指南………………………………………14附录 3 “信号与系统分析”程序关键问题说明…………………………171实验一实验一 综合传感器实验（综合传感器实验（4 学时）学时）CSY 系列综合传感器实验仪使用说明：系列综合传感器实验仪使用说明：CSY 系列传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。

其 特点是集被测体、激励信号源、传感器、信号调理电路和显示器于一体，可以组成一个 完整的测试系统可在其上开设多个测试实验通过这些实验，实验者可对各种不同的 传感器及测量电路原理和组成有直观的感性认识 实验仪主要由传感器工作台、信号调理电路、信号及显示仪表三部分组成 （一）（一） 、传感器工作台、传感器工作台：位于仪器顶部，左边是一副平行式悬臂梁，梁上装有应变式、热敏式、 P-N 结温度式、热电式和压电加速度五种传感器 平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有 8 片应变片，受力工作片分别用垂 直双向箭头来表示其中 6 片为金属箔式片（型号为 BHF-350，即标称阻值为 350 欧姆） 横向所贴的两片为温度补偿片，用水平双向箭头来表示片上标有“BY”字样的为半导 体式应变片，灵敏系数为 130 热电式（热电偶）：串接工作的两个铜-康铜热电偶分别装在上、下梁表面，冷端温 度为环境温度 热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻 MF-51，负温度系数，25℃时阻值 为 8～10K P-N 结温度式:根据半导体 P-N 结温度特性所制成的具有良好线性范围的温度传感器压电加速度式:位于悬臂梁右部,由 PZT-5 双压电晶片,铜质量块和压簧组成,装在透 明外壳中。

传感器工作台右边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台.圆盘周围一圈 安装有(依逆时针方向)电感式(差动变压器)﹑电容式﹑磁电式﹑霍尔式﹑涡流式五种传 感器 为进行温度实验,左边悬臂梁之间装有电加热器一组,加热电源取自 15V 直流电源,工 作时能获得高于温度 30℃左右的升温 以上传感器以及加热器﹑激振线圈的引线端均位于仪器下部面板最里端一排 两只测微头分别装在左右两边支架上 （二）（二） 、信号调理电路、信号调理电路：位于仪器下部水平面板电桥：用于组成应变电桥，面板上虚线所绘电阻，仅为连接电桥提供插座 R1、R2、R3为 350Ω 标准电阻，WD为直流调节电位器旋钮（位于上面的可变电阻） ，WA为 交流调节电位器（位于下面的可变电阻） 差动放大器：增益可调比例直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益 1～100 倍使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示仪表是否正常仪器下部面 板左下角处的开关控制处理电路的±15V 工作电源，进行实验时请勿关掉指针式毫伏表工作前需对地短路调零，取掉短路线后指针有所偏转是正常现象，不 影响测试 实验时请特别注意实验指导书中实验内容后的注意事项，要在确认接线无误的情况 下开启电源。

要尽量避免电源短路情况的发生，加热时 15V 电源不能直接接入应变片、 热敏电阻和热电偶 (三三)﹑﹑信号及显示仪表部分信号及显示仪表部分：位于垂直面板上直流稳压电源：±15V，提供仪器电路工作电源和温度实验时的加热电源，最大输2出 1.5A±2V～±10V，档距 2V，分五档输出，提供直流信号源，最大输出电流 1.5A数字式电压∕频率表：3位显示，分 2V、20V、2KHz、20KHz 四档,频率显示215Hz～20KHz指针式直流毫伏表：测量范围 500mV、50mV、5mV 三档，精度 2.5％ 低频振荡器：1～30Hz 输出连续可调，VP-P值 20V，最大输出电流 0.5A，Vi端插口 可提供用作电流放大器音频振荡器：0.4KHz～10KHz 输出连续可调，VP-P值 20V，180º、0º 为反相输出， Lv 端最大功率输出 0.5A本仪器可开设多个实验项目，现分述如下项目一项目一 金属箔式应变片特性检验金属箔式应变片特性检验------单臂电桥单臂电桥一、实验目的：一、实验目的：1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式 2、检测应变梁变形后系统的输入输出关系二、实验原理：二、实验原理：应变片是应变、力、位移、振动等机械量测试的常用传感器。

当用应变片测试时，应变片 要牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生变形时，应变片的敏感栅随同发生变形，其电 阻值也随之发生相应的变化然后通过电桥电路将阻值的变化再转换成电压的变化 电桥电路是最常用的信号调理电路中的一种，它可以将电阻、电容、电感等电参量的变化 转换成电压量或频率的变化测量用电桥电路有三种连接方式，分别为单臂电桥、半桥和全桥三、实验所需部件：三、实验所需部件：直流稳压电源（±4V 档） 、电桥、差动放大器、金属箔式应变片、测微头、电压表四、实验步骤：四、实验步骤：1、差动放大器输入输出调零开启仪器总电源开关（位于直流稳压电源单元左下角的方形按 纽） ，水平面板左下角开关置右位置或打开，差动放大器增益旋钮顺时针方向旋到底（即增益为 最大） ，同相输入端和反相输入端都与地短接，差动放大器输出端接“电压/频率表” ，并将表置 2V 档，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后轻轻转动着拔掉实验线调零后 电位器的位置在下面的实验中均不能再变动调零后关闭仪器总电源开关 2、按图（1）将实验所需部件用实验线连接成单臂电桥测试系统桥路中 R1、R2、R3和 WD为 电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R 为应变片（可任选上、下梁中的一片作为工作片） 。

直流激励电源为±4VVR1R R3R2 -4V+4Vr3图（1） 3、调节外径千分尺的螺杆使其处于 10 毫米位置，以此作为输入量位移的零点 （此时，悬 臂梁应大致处于水平状态，并视为未产生弯曲变形，否则应调整测微头的高低位置 ） 4、开启仪器总电源开关，预热 3 分钟左右 5、调整电桥电路上的直流调平衡电位器 WD（位于左下角的旋钮） ，使测试系统输出电压为 零（即电桥处于平衡状态） 6、转动测微头（即外径千分尺的螺杆） ，带动悬臂梁悬臂端按下页表中数据的次序分别向 上和向下各运动 5mm（规定：向上运动为正位移，向下运动为负位移）,测微头每移动 1mm 记录一个差动放大器输出电压的毫伏数（注意：电压表目前显示的是电压的伏特数， 要将其转换成毫伏数，同时要带上正负号） ，并将毫伏数填入下页表或本指导书后面报告 书中的表格内 位 移 mm01234543210-1-2-3-4-5-4-3-2-10电 压 mv 7、课后，根据表中所测数据处理实验二报告书中的内容（见本书后面） 一、一、 注意事项：注意事项：1、实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应量使用较短的接插线，以免引入 干扰。

2、接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转 动一下，切记用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂 3、稳压电源不要对地短路项目二项目二 单臂电桥的温度补偿问题单臂电桥的温度补偿问题一、一、 实验目的：实验目的：了解温度变化对单臂电桥应变测试系统的影响及减小影响的办法二、二、 实验原理：实验原理：温度变化会造成电阻阻值的变化不仅不同的温度变化量会引起不同的阻值变化量，且电 阻温度系数不同的电阻在相同的温度变化量下其阻值的变化量也不同在单臂电桥测量电路中 由于应变片与标准电阻不在同一温度场合中，且电阻温度系数也不相同， 由此会引起电桥输出 电压发生变化，这个变化不是因应变而产生，属于干扰信号，必须通过温度补偿的办法加以抑 制，为此可以选用与应变片处于同一温度场的另一不参与应变的同型号的应变片来作为工作片 的相邻臂即可减小温度变化对测量误差的影响三、三、 实验所需部件：实验所需部件：4直流稳压电源、电桥、差动放大器、电压表、测微头、加热器、半导体点温计四、四、 实验步骤：实验步骤：( (在项目一的基础上进行在项目一的基础上进行) )1、不变动差动放大器增益和调零电位器，仍按图（1）接线，开启电源，等待 3 分钟左右 后调整电桥上的电位器使系统输出为零。

2、打开“半导体点温计”上的电源开关 3、开启加热电源开关，观察测试系统输出电压（见电压表）随温度升高（见半导体点温计） 而发生的变化待点温计指示 40℃时记下输出电压的值（ mv） ；待会儿，当点温计 指示 50℃时再记下输出电压的值（ mv） 4、关闭加热电源开关以及总电源开关，将图（1）中的 R3换成温度补偿片 5、确认线路无误后开启仪器总电源开关等待 3 分钟左右，调整电桥上的电位器使系统输出 为零 6、重新开启加热电源开关，观察测试系统输出电压随温度升高而发生的变化待点温计指 示 40℃时记下输出电压的值（ mv） ；待会儿，当点温计指示 50℃时再记下输出电压 的值（ mv） 7、关闭加热电源开关，关闭半导体点温计开关，关闭总电源开关 8、将记录的两组数据整理到指导书后面报告书的相关表格中课后，计算两种情况下输出 电压的温度变化率即△V/△T 的值，得出定性结论，回答报告中的问题五、五、 注意事项：注意事项：由于本仪器中所使用的 BHF 箔式应变片具有防自蠕变性能，因此温度系数还是比较小的项目三项目三 金属箔式应变片特性检验金属箔式应变片特性检验――――半桥半桥一、一、 实验所需部件：实验所需部件：直流稳压电源（）档、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。

4二、二、 实验步骤：实验步骤：1、不变动差动放大器增益和调零电位器，仍按图（1）接线，只不过此时要将图中的 R3换 成应变片即可（注意：此时在选择应变片时，一定要保证电桥相邻臂所用的传感器在工 作的任意时刻其参数的变化方向要相反，即一个阻值增大的同时另一个一定要减小） 2、重复项目一中实验步骤的第 3 到第 7 步的所有内容，测出半桥输出电压随位移变化的数 据并填入后面报告书中的表格内 3、课后，处理报告内容，回答有关问题三、三、 注意事项：注意事项：1、应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式，即相临臂应变方向要相反 2、直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏 3、由于进行位移测量时测微头要从零到正的最大值，又回复到零，再到负的最大值，因此 容易造成零点偏移，此时计算灵敏度可将正方向的灵敏度与负方向的灵敏度分开计算， 再求平均值以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法5项目四项目四 金属箔式应变片特性检验金属箔式应变片特性检验――――全桥全桥一、一、 实验所需部件：。