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1、机械工程测试技术课程实验教学要求一、实验教学要求实验教学分为课外虚拟仪器仿真实验，课内必修验证性实验，课内必修设计性实验，进一步的选修开放实验四部分。通过实验，加深学生对重点教学内容的理解和掌握，培养学生机械量测试的方案设计、试验、分析技能。（一）课外虚拟仪器仿真实验：数字滤波，自谱与自相关分析仪，互相关分析仪，FFT分析，随机信号分析，双通道动态信号分析仪，在测试技术学习网中。学生课外自己做。（二）课内必修实验（两个）：1、 电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力（验证性实验），2学时2、机械量测试及分析（设计性实验），4学时由测试技术学习网站列出的3个机械量测试及分析实验中，选
2、一个实验。（三）选修实验可多选机械量测试及分析实验。进一步培养学生机械量测试的试验和分析技能。二、实验教学方式基于网上资源的测试技术开放性实验教学。在校园网上有专业的测试技术学习网站：（http:/ Bottworth数字滤波器，可选低通、高通、带通、带阻，被滤波信号是一宽带白噪声。可设置滤波器的阶数、信号的采样频率、采样点数、滤波器的低通截止频率、高通截止频率。观察滤波前后波形，滤波器的幅频及相频特性。2、 自谱与自相关分析仪 观察四种典型随机信号的自功率谱图与自相关图。四种随机信号是：正弦加白噪声、冲击响应、随机初相位正弦、某结构随机振动。自谱分析时的平均次数可设置。3、互相关分析仪 观察
3、正弦加白噪声或阶跃加白噪声的信号，在不同时差下的互相关函数的形态。4、 FFT分析观察六种典型确定性信号的FFT分析结果。信号样本点数和初相角可设置。六种典型信号是：正弦波、三角波、方波、锯齿波、整流波、负指数函数。5、随机信号分析观察五种典型随机信号的时域波形，自相关函数、自功率谱图、概率密度函数。五种随机信号是高斯白噪声、周期宽带白噪声、均匀白噪声、正弦加白噪声、随机初相位正弦。统计分析的平均次数可设置6、双通道动态信号分析仪一白噪声（A通道）输入一线性系统，得输出信号（B通道）。观察输入、输出信号的时域波形，幅值谱图，自功率谱图；观察输入、输出的互相关图，互功率谱图，凝聚函数图，观察系统
4、的脉冲响应函数图、频率响应函数图。平均次数，采样频率，子样本长，时域窗等均可设置。（二）电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力实验指导书（上网下载）。（三）机械量测试及分析（设计性实验，目前有3个项目）电阻应变片的粘贴技术及动态应变仪的使用及应变式测力（验证性实验） 电阻应变片的粘贴技术一、实验目的1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。2.为后续电阻应变测量的实验做好在试件上粘贴应变片、接线、防潮、检查等准备工作。二、实验内容 掌握应变片的粘贴方法与技巧。三、实验方法和步骤1.选片：在确定采用那种类型的应变计后，用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行，有否霉点、锈点、用数字式万用表测量各
5、应变片电阻值，选择电阻值差在土05欧姆内的810枚应变片供粘贴用。2.测点表面的清洁处理：为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。首先把测点表面用砂轮，锉刀或砂纸打磨；使测点表面平整并使表面光洁度达。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。然后用划针在测片位置处划出应变计的座标线。打磨好的表面，如暂时不贴片，可涂以凡士林等防止氧化。 如果测量对象为混凝土构件，则须用喷浆方法把表面垫平。然后同样进行表面打磨清洗等工作。此外，在贴片部位，还得先涂一层隔潮层,可采用环氧树脂胶或用铝箔纸，应变计就贴于隔潮底层上。3.贴片：在测点位置和应变计的底基面上，涂上薄薄一层胶水，一手捏
6、住应变片引出线，把应变计轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变计的长度方向滚压，挤出片下汽泡和多余的胶水，直到应变计与被测物紧密粘合为止。手指保持不动约1分钟后再放开，注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。注意粘结剂不要用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。 应变计的保护4.干燥处理：应变计粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外，应变计和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。为此，在贴好片后就需要进行干燥处理，处理方法可以是自然干燥或人工干燥。如气温在20以上，相对
7、湿度在55左右时用502胶水粘贴，采用自然干燥即可。人工干燥可用红外线灯或电吹风进行加热干燥，烘烤时应适当控制距离，注意应变计的温度不得超过其允许的最高工作温度,以防应变计底基烘焦损坏。5.接线：应变计和应变仪之间用导线连接。需根据环境与试验的要求选用导线。通常静应变测定用双蕊多股平行线。在有强电磁干扰及动应变测量时，需用屏蔽线。焊接导线前，先用万用电表检查导线有否断路，然后在每根导线的两端贴上同样的号码标签，避免测点多时造成差错。在应变计引出线下，贴上胶带纸，以免应变计引出线与被测试件(如被测试件是导电体的话)接触造成短路。然后把导线与应变计引线焊接在一起，焊接时注意防止假焊。焊完后用万用电
8、表在导线另一端检查是否接通。为防止在导线被拉动时应变计引出线被拉坏，可使用接线端子,接线端子相当于接线柱，使用时先用胶水把它粘在应变计引出线前端,然后把应变计引出线及导线分别焊于接线端子的两端，以保护应变计，如图30-1所示。6.防潮处理：为避免胶层吸收空气中的水份而降低绝缘电阻值，应在应变计接好线并且绝缘电阻达到要求后，立即对应变计进行防潮处理。防潮处理应根据试验的要求和环境采用不同的防潮材料。常用的简易的防潮剂可用703、704硅胶。四、实验设备和器材1.常温用电阻应变片，每小组一包20枚。2.数字式万用表。3.502粘结剂（氰基丙烯酸酯粘结剂）。4.电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。5.悬臂梁
9、，温度补偿块。6.丙酮、药棉等清洗器材。7.防潮用硅胶。8.测量导线若干。五.实验报告1.简述贴片、接线、检查等主要实验步骤。2.画布线图和编号图 动态应变仪的使用及应变式测力一、实验目的1、 掌握动态应变仪的工作原理和使用方法。2、 掌握电阻应变片在电桥中的接法。3、 掌握在静载荷下使用应变仪的单点应变测量方法。4、 学会在动载荷下使用应变仪的应变测量分析方法。二、实验内容以标准重量进行标定。测试已有力传感器上的重物的重量。要在不同配重下作多次测试和分析。三、实验原理 LC1004 动态应变仪 为八通道 采用电子自动平衡技术，其主要技术指标处于国际领先水平，配接不同类型的应变片及应变式传感器
10、，除了测量结构和材料的应变外，还可以测量力、压力、扭矩、温度、加速度、速度、位移等多种物理量。桥路零点自动平衡 测试方便快捷；自动修正长电缆测量时引入的误差。1、测量系统方框图： 2、桥压的选择 LC1004 提供四种桥压 2、4、6、8V；出厂时予置 4V；通常 桥压宜低不宜高 供桥电流应小于60mA在应变片长电阻大应变小时 可适当提高桥压,以提高信噪比。 3、桥盒是连接应变仪与用户的桥梁，熟悉桥盒的使用至关重要桥盒的接线。桥盒接线图 A为桥压正端，C为桥压负端，B为电桥输出负端，D为电桥输出正端，GND接桥盒外壳。焊盘 GND 与屏蔽电缆屏蔽网相连，屏蔽网是否与桥盒外壳连接由一螺钉决定，螺
11、钉拧到焊盘下面的螺柱上，屏蔽网与桥盒外壳相连，不拧螺钉屏蔽网与桥盒外壳断开，屏蔽网是否与桥盒外壳相连，以引进的干扰最小为准，通常，桥盒与带电物体绝缘时，可将螺钉拧上。4、应变片与桥盒的各种接线方法图为 一应变片方式2线系统图为 二应变片方式2线系统图为 四应变片方式 在连接成三种接线方式时，必须使用 120 的应变测量片，为防止电磁干扰，特别是50Hz干扰，桥盒与应变片之间的连线要用屏蔽线，并且屏蔽网要做好接地处理。四、实验仪器设备1.悬臂梁 ，加载砝码。2.应变片、数字万用电表、502胶水等贴片材料及在补偿块一个。3. LC1004动态应变仪。五、实验步骤及内容1. 静载荷下使用应变仪的单点
12、应变测量方法初调：按图所示各种接法接成桥路。 a.接好应变片及桥盒、记录仪器、电源线等， b.出厂前，通道前面板、测量-校准开关(CAL-MEASURING)置正校( CAL+ )，校准值开关置 1000(100)，灵敏度选择(SENS.SELECTOR)置2，灵敏度微调(SENS.)置大约 5/6 位置，高频上限(UPPER Hz)置10 KHz，电源前面板AC/DC开关置DC ，2V/20V开关置2V，开启电源，旋转通道选择(CHANNELSELECTOR )波段开关，1-8通道31/2表均指示 1.000V,表示1对应 1mV。c.将校准值拨到预计的测量值，调节灵敏度选择开关(SENS.
13、 SELECTOR)和灵敏度微调(SENS.)，使输出幅度满足测量仪器的要求，然后将测量-校准开关(CAL-MEASURING)置测量(MEA)，在试件加载之前，按自动平衡按钮，(BAL-AUTO)，通道选择 (CHANNEL SELECTOR)波段开关选择相应通道，31/2表近似为零。精调：予热 30分钟后进行下列调节：a、调节校准调零(CAL ZERO) 使正校/负校(CAL+ CAL-)输出相等，调节灵敏度微调(SENS.)使校准输出一满意电平，例如1对应 1mV。b、校准-测量开关(CAL-MEASURING)置测量(MEA)，调节平衡微调电位器(BAL-VERN)，使 3 1/2 表
14、及记录仪器为零。注意：如调节平衡微调电位器(BAL-VERN)在某一方向已调到头，仍不能使 31/2 表及记录仪器为零，可反方向调节平衡微调电位器(BAL-VERN)5 圈左右，再重按自动平衡按钮(BAL-AUTO)一次，便可以进行平衡微调调节。测量：a、加载：其间不得再按自动复零按钮(BAL-AUTO)b、在3 1/2 表上读数，其值为1000对应1V。c、按加载过程逐步进行，加载-读数-记录数据。使用注意事项：a、测量过程中不允许按动自动平衡按钮，b、使用不同灵敏系数应变片时的修正， 本仪器设计使用的应变片灵敏系数 K=2.000,如果使用其他灵敏系数的应变片,测量值要按下式进行修正: P= 2.000/KP C式中：P为实际的应变值；C为测得的应变值；KP为使用电阻应变片的灵敏系数c、测量时的温度补偿片要贴在离测量片最近
