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1、机械工程测试技术实验指导书实验一 测试系统动态特性测定一、实验内容、要求1熟悉光线示波器上各旋纽和开关的作用，开机空操作有关部分。2测定光线示波器振动子幅频特性。3测定低通滤波器幅频特性和相频特性。二、实验目的、意义1了解光线示波器的基本结构、工作原理并能正确使用。2掌握光线示波器振动子幅频特性测定方法，理解幅频特性对记录结果的影响。3掌握低通滤波器动态性测定方法。三、仪器设备SC16 型光线示波器XD12 型信号发生器万用表NLD-Y2 型低通滤波器DT6A 型频率特性测试仪双踪示波器 图 信号发生器 光 线 示 波 器 振 子万用表NLD-Y2 型低通滤波器DT6A 型频率特性测试仪双踪示
2、波器四、试验步骤1光线示波器振动子幅频特性测定1）按图接好线路2）接入电阻 R3，调节信号发生器正弦输出电压，使交流电表的指示值不超过所选用振子的最大允许电流。3）接入光线示波器振子，在信号发生器供给振子电流不变的情况下，逐渐改变信号频率，按下拍摄按钮，记录不同频率下光点偏移量。2低通滤波器的幅频、相频特性测定1）BT6A 工作原理；BT6A 由激励被测对象的信号发生器和测量对象幅频特性和相频性的相关器组成，如图 1-2 所示。 图 2信号源 数模转换器 数字乘法器模数转换测量对象 数字积分器 数字积分器 BA数字积分器 相 关 器数字坐标转换器 LOG0R双相数字振荡器产生数字式正弦波 si
3、n t 和数字余弦波 cos t，经模数转换器产生 X(t)=Xsin t 的正弦波输出，以此激励被测对象。被测对象的输出 y(t)=Rsin( t+ )经模数转换器后在数字乘法器中和数字式正弦波，数字式余弦波相乘，再经各自的数字积分器积分求平均。这种相关滤波过程可滤去谐波噪音和直流分量，得到直角坐标中的实部 A 和虚部 jB，然后由数字坐标转换器转换成极坐标中的模 R，相角 和对数坐标中的模 LOGR。基本运算关系式为： NTNT tdtYBtdtYA00 cos)(2,sin)(2 F1为信号周期， N 取正数为积分周数 mvRBLOGAgBR102t,122）低通滤波器 )(LD工作原理
4、：本仪器包括两路独立的滤波电路，每一路都由输入级，滤波器，输出等三部分电路组成，其方框图如图 1-3 所示：输 入 级 电 源滤 波 单 元 输 出 级图 1-3输入级包括衰减器和电压跟随器，用以实现高的输入阻抗和对滤波器的缓冲作用。滤波单元由三级互相隔离的二阶 ButterWorth 滤波器构成，具有最大平坦衰减的六阶低通滤波器，其传递函数为： 31202)(iiSasKW式中：518.0,41.,9. 32QaQ输出级采用运算放大器配接互补推挽放大器，增加仪器的负载能力。 BT6ANLD（ 1/2）Sin（ wt-0）图 1-43）实验步骤：（1）将被测系统 NLD-(1/2)的输入接到
5、BT6A 的输出高端和低端，而将NLD-(1/2)的输出接到 BT6A 输入的高端和低端；（2）将 NLD-(1/2)的截止频率开关打在 100Hz 档；（3）将 BT6A 的输入选择置于测量“发生器” ，显示选择置于 R/ ，积分周数于“自动” ；（4）将 BT6A 输出电压选择开关打在“1V”档，按下 “测量”按钮，调节微调电位器，以重复测得使得 R=1.0v；（5）输入选择开关转换到“系统”测量；（6）输入电压量程到“10V”档；f (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90R(V)100 110 120 130 140 150（7）调节频率选择开关，按下“测量”按钮
6、，记下各频率时幅度时的幅值R 和相角度 ，并将所得结果填入下表；五、实验报告1光线示波器振动子幅频特性测定1）量出幅值 A 将结果填入下表：（重复三次，求出平均值）A（mm）序号 f (HZ)第一次 第二次 第三次 平 均1234567892）以幅值 A 为纵坐标，频率 f 为横坐标，绘出该振子的幅频特性。3）指出振子的工作频率范围（按误差小于3%）2、低通滤波器动态特性测定绘出低通滤波器的幅频及相频特性曲线，并分析其特性。实验二 电阻应变片粘贴一、 实验内容、要求1、选片2、试件表面清理3、布片及贴片4、粘贴质量检查5、应变片的防潮处理及引线连接二、实验目的及意义1、了解电阻应变片的结构及其
7、工作原理。2、掌握应变片的布片原理及粘贴技术。3、熟悉万用电桥及兆欧表使用。三、仪器设备万用电桥兆欧表万用表金属等强度梁及温度补充块电烙铁、剪刀、镊子、钢板尺、剥线钳、丙酮、玻璃纸、脱脂棉、胶布、螺丝刀、石蜡、导线、套管等。四、实验步骤应变片的粘贴工艺包括试件表面处理，应变片的选检、粘贴、引线连接，质量检查和防护层敷设等过程，亦可称为应变片的安装。1、试件表面清理：为了能使应变片牢固地贴在试件表面上，试件表面贴片处的清理十分重要；首先，应将试件贴片部位的漆层、油污以及锈层清除干净，试件表面的刀痕可用锉刀或砂布打磨，打磨出与应变片主轴线呈45 的交叉网纹。在试件表面画出定位线（主轴线沿等强度梁的
8、轴线） ，如图（2-1）示，以便准确粘贴。划出标志线后，用粘有丙酮的棉球擦拭试件表面，更换棉球反复擦，直至棉球无黑为止。经清洗后的表面勿用手接触，保护干净，以待使用。2、应变片的选检：用四位万用电桥对所给应变片逐一进行测试， （注：测时要焊上。 ） ；按照同一电桥的应变片其阻值偏差0.5，且灵敏系数相同的原则，选出六个应变片；然后在每片的盖片上画出线栅的横向中心定位线，如图（2-2）示。3、应变片的粘贴：粘贴的方法视所选用的粘合剂和应变片的基底材料不同而异；对纸基应变片，采用 KH502 胶,贴片加压 0.5-1kg/cm（加压时间约 1分钟左右）然后沿应变片主轴线水平方向将聚乙烯箔取下。依同
9、法粘完 6 片。4、粘贴质量检查：对粘贴在试件上的应变片，在进行固化前应对粘贴质量进行初步检查。观看有无气泡及边角翘起等现象，用万用表测线栅的电阻值，看有无断路现象，用兆欧表检测丝栅与试件的绝缘电阻，要求电阻50M。5、连接引线的焊接：为了使应变片便于方便的与应变仪连接，应在应变片的引线上焊接一段导线，焊后用万用表检查焊接质量，确认无误后用塑料套将焊接头封上，并用胶布将引线固扎在梁上。图 21 等 强 度 梁 上 的 定 位 标 志b/2a)纸 基 短 接 式Lb） 纸 基 圆 角 线 栅 式图 2 应 变 片 中 心 定 位 线L/2c） 箔 式悬 臂 梁 中 心 线横 向 定 位 线 纵
10、向 定 位 线6、应变片的保护与密封：按照测试任务的要求，应变片可能工作在各种不同的环境条件下，如高温、高压、油、水、化学试剂以及土壤等不同介质中工作。为了防止其它工作或有害介质损坏、腐蚀应变片而使其不能传递应变，所以应对应变片采取防护与密封措施。采用最简单的方法是在应变片表面涂一层石蜡，方法是用烙铁将石蜡溶化后在应变片表面与引线上，注意密封面积要比应变片大约 2/3。则电阻片安装完毕。五、实验报告1、简述贴片的主要步骤及对粘贴质量应作哪些检查，才算合格可用。2、讨论电阻应变片在弹性元件上，粘贴方向不准确，对被测量（应变、力、压力、扭矩等）的影响实验三 电桥特性和静应变测量一、实验内容、要求1
11、静态应变仪的调试2组桥3应变测量二、实验目的、意义1掌握用电阻变片组成测量电桥的方法。2掌握静态电阻应变仪的使用方法。3验证电桥的和差特性。4验证测量应变值与理论计算值的一致性。三、仪器设备静态电阻应变仪应变发生梁法码 R1D24A(d)C3BR51(a)图 311432(e)CA2(b)CDR2(f)BR(c)BA图 3-1四、试验步骤1了解所采用的静态应变仪的正确使用（见附录一）;2接线。 （参照附录一）3组桥方法和顺序，按图（3-1）所示的组桥方法和顺序组成各种测量电桥。4测量：a) 平衡电桥；b) 加载，在加载后，测量电桥失去平衡而使指针偏转，这时依次按指针偏转的反方向分别调节各调节盘
12、，使应变仪电表指针再次指零，计算各调节盘指示读数的代数和，即为指示应变值，把每一级加载及卸载后的读数值计入表中。c) 根据（图 3-1）的组桥方法和顺序分别加载测量。并将所测的应变值分别记入表中，然后将各表（各种组桥方式）的数据进行比较。表 3-1加 载 卸 载 加 载 卸 载荷载(kg) 测值 真值 测值 真值机械滞后线性测值 真值测值真值机械滞后线性五、实验报告1按表列出试验数据;2根据试验数据计算机械滞后及非线性。3计算在测量载荷下，梁的理论应变值并与实测值相比较。4根据试验记录和计算结果说明电桥加减特性。实验四 测试系统动态特性测定一、实验内容、要求1等强度梁的静态标定 2等强度的动应
13、力测量二、实验目的、意义1了解动应力的测量方法2掌握静态标定的原理和技巧3正确使用动态电阻应变仪和光线示波器三、仪器设备YD-28 型动态电阻应变仪SC-16 光线示波器动应力发生器及应变器砝码四、试验步骤 4R3图 12电 桥 盒41如图 4-1 所示连接测量电桥2测量系统如图 4-2 所示 图 4被 测 对 象 YD8应 变 仪 SC16示 波 器3经指导教师确认无误后，接通仪器电源。4参照 SC-16 示波器操作规程（附录三） ，将其调至待工作状态。5参照 YD-28 应变仪操作规程（附录二） ，将其予调平衡，并置衰减于 30档位。6电标定：选择适当的衰减挡位，进行电标定并进行记录。7机
14、械标定，先调零线，再分别加（卸）1.5kg（三个）砝码，每加（卸）一次，记录一次，最后记上零线。8起动梁上小电机，使梁处于交变应力之工况下，进行记录。 （最好为20cm 纸长）9按照 6，7 再进行一次电标定和机械标定并把记录纸撕下密封保存，待数据处理时用。10按开机的程序关闭全部仪器，并断开电源。五、实验报告1用最小二乘法计算标定常数。2计算所测应力的峰值。3电桥、动态应变仪和光线示波器组成的测量系统为什么采用标定法？4电标定和机械标定有何关系？电标定在现场机械参数测量中，起着什么作用？ 实验五 常用传感器性能一、实验内容、要求1差动变压器的标定。2电涡流式传感器的标定。3霍尔传感器特性。4
15、差动变面积式电容传感器特性。二、实验目的、意义1熟悉传感器实验系统的使用方法。2掌握电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器式传感器及电容传感器特性及使用特点。三、仪器设备传感器系统实验仪接插线若干示波器四、试验步骤* 注：在四种不同类型传感器性能测试中，可根据具体条件和课时按排，至少选做其中两种。1差动变压器的标定1）使用 ZCY-1 综合传感器实验仪的音频振荡器，差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤器器、测微头、电桥、V/F 表，双踪示波器。2）有关旋钮的位置：音频振荡器调在 4KHZ， （用 V/F 表测或示波器测） ，差动放大器的增益打到最大，V/F 表打到2V 档。3）按图（5-1）接
16、好线路：（注意要反复检查，切不可接错） 。4）装上测微头，上下调整使差动变压器铁蕊处于电感线圈的中段位置。打开 CY-1 的电源开关及各使用单元的工作开关。5）用示波器观察音频振荡器的输出，调整振荡器的幅度旋钮，使激励电压幅度为 Vp-p:=1.5V。 c音频振荡器 0LVW12r+-V图 56）利用示波器和电压表，调整各调零及平衡电位器，使电压表指零。7）给梁一个较大的位移，调整移相器，使电压表指零。8）旋转测微头，每隔 1.0mm 读数并记录实验数据在表（5-1） 。表 5-1X(mm)V(v)2电涡流式传感器的静态标定：涡流传感器 涡 流 变换 器 图 5涡 流 变 换 器inVout 1）使用 ZcY-1
