测试实验指导书车辆讲解

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1、汽车工程传感测试技术实 验 指 导 书 黑龙江工程学院汽车工程系2016年3月哈尔滨实验课的组织及要求一、 为了培养学生的试验能力，保证实践教学环节的质量，学生亲自动手独立完成规定的实验项目。实验小组一般以45人为宜，计算机每人一台。二、 学生在参加实验前，必须认真预习实验指导书，明确实验目的，熟悉实验内容及步骤，并复习有关理论知识。实验指导老师要进行提问，未达到要求者，不得参加实验。三、 学生上实验课时，必须携带教材、笔记和实验指导书。四、 严格遵守实验室各项规定，按照操作规程进行试验。五、 实验后，学生应认真填写实验报告，并按规定时间从教制定教师批阅六、 实验指导老师，必须在实验前做好充分

2、准备，一般应把实验项目亲自作一遍，以使实验保证顺利完成实验室规则一、 学生必须按时进出实验室，不得无故迟到、早退。二、 实验室内要保持安静，不准大声喧哗，并注意保持室内整洁。三、 爱护实验室内一切设备和教材，未经允许不准乱模乱动，更不准携带出室外四、 实验前应允许了解实验设备的线路连接和使用方法。连接好实验线路后，小组成员应仔细检查，最后经指导教师允许方可接通电源。五、 必须服从指导教师指导，并按实验指导书内容所规定的内容实习。六、 严格遵守安全规定，防止发生人生伤害与机器损坏事故。如有损坏设备或工具的情况时，应立即报告指导教师，并填写“设备、工具损坏报告单”，根据事故性质，按章处理。凡丢掉工

3、具、器材者按价赔偿。七、 实验结束应经老师审阅，认可后方能结束试验八、 凡不遵守本规则者，经指导教师多些教育无效者或严重违犯规则者，指导教师有权令其停止实习退出实验室，等待处理。第一篇 传感器实验一 典型的传感器测试在完成必做实验的基础上可在选做的四项实验中任选完成.实验1-1金属箔式应变片单臂电桥性能实验（必做）一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、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： R/R=K式中R/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对变化。金属箔

4、式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EK/4。（E为供桥电压）。 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、15V电源、4V电源、万用表(自备)。 四、实验步骤： 1、根据图(1-1),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左上方的R1、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350，加热丝阻值约为50左右。 2、实验模板差动放大器调零，方法为:接入模

5、板电源15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕关闭主控箱电源。 3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4

6、使数显表显示为零。 4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。 表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系： 5、根据表（1-1）计算系统灵敏度S：S=V/W(V为输出电压平均变化量；W重量变化量)，计算非线性误差：f1=m/yFS100%，式中m为输出电压值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量：yFS为满量程时电压输出平均值。 五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：(1)正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均可以。实验1-2 金属箔式应变片半桥性能实验(选做)一、实验目的

7、：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 二、基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/2，比单臂电桥灵敏度提高一倍。 三、需用器件与单元：同实验一。 四、实验步骤： 1、保持实验（一）的各旋钮位置不变。 2、根据图1-3接线，R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即桥路的邻边必须是传感器中两片受力方向相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片。接入桥路电源4V，先粗调Rw1，再细调Rw4，使数显表指示为零。注意保持增益不变。 3、同实验一（4）步骤，将实验数据

8、记入表（1）-2，计算灵敏度S=V/W，非线性误差f2。若实验时数值变化很小或不变化，说明R2与R1为受力状态相同的两片应变片，应更换其中一片应变片。表1-2，半桥测量时，输出电压与负载重量的关系 五、思考题： 1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：(1)对边？(2)邻边的位置？ 2、桥路测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性误差？(2)应变片应变效应是非线性的？(3)零点偏移？实验1-3 金属箔式应变片全桥性能实验（必做） 一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。 二、基本原理：全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻

9、边，应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4，当其变化值R1=R2=R3=R4时，桥路输出电压U03=KE，比半桥灵敏度又提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。 三、需用器件和单元：同实验一。 四、实验步骤：1、保持实验（二）的各旋钮位置不变。2、根据图1-4接线，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错调节零位旋钮Rw1，并细调Rw4使电压表指示为零，保持增益不变，逐一加上砝码。将实验结果填入表1-3；进行灵敏度和非线性误差计算。1-3，全桥测量时,输出电压与负载重量的关系 五、思考题： 1、全桥测量中，当两组对边(R1、R3)电阻值相同时，即R1= R3, R2= R

10、4,而R1R2时，是否可以组成全桥：(1)可以,(2)不可以。 2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。 实验1-4差动变压器的性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感磁通量发生变化促使两个次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级线圈反向

11、串接(同名端连接)，在另两端就能引出差动电势输出，其输出电势的大小反映出被测体的移动量。三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器，音频振荡器、直流稳压电源、数字电压表。四、实验步骤：1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。 2、在模块上如图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率旋钮，输出频率为45KHz(可用主控箱的数显频率表来监测调节幅度旋钮使输出幅度为Vp-p=2V5V之间，(可用示波器监测）,将差动变压器的两个次级线圈的同名端相连。注：判别初次级线圈及次级线圈同名端的方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另

12、外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，分别观察示波器中显示的初、次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级圈波形比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别，直到正确为止。3-2图中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插座。3、将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使示波器第二通道显示的波形值Vp-p为最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，这时可以进行位移性能实验，假设其中一个方向为正位移，则另一方向为负位移。从Vp-p最小处开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器

13、上读出电压Vp-p值并填入表(3-1)，再从Vp-p最小处反向旋转测微头，重复实验过程。在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。 表(3-1)差动变压器位移X值与输出电压Vp-p数据表 4、实验过程中差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压。根据表3-1画出Vp-pX曲线（注意：X-与X+时的Vp-p相位），分析量程为1mm、3mm时的灵敏度和非线性误差。 五、思考题： 1、差动变压器的零点残余电压能彻底消除吗？ 2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？实验1-5 电容式传感器的位移实验(选做) 一、实验目的：了解电容式传感器的结构及其特点。 二、基本原理：利用平

14、板电容C=A/d的关系,在、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：变的湿度电容传感器。变d的电容式压力传感器。变A的电容式位移传感器。本实验采用第种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。 四、实验步骤： 1、按图3-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图4-1。 3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，Rw调节到中间位置。 4、接入15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm记下输出电压值(V)，填入表4-1。将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。 表4-1电容式传感器位移与输出电压的关系 5、根据表4-1数据计算电容传感器的灵敏度S和非线性误差f，分析误差来源。