2022年级工程测试与信号处理实验指导书 .docx

精品_精品资料_工程测试与信号处理试验报告姓名班级学号指导老师2022 年下学期可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_实 验 目 录试验一金属箔式应变片单臂电桥性能试验试验二金属箔式应变片半桥性能试验试验三金属箔式应变片全桥性能试验试验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较试验试验五电容式传感器的位移特性试验试验六光电转速传感器的转速测量试验试验七霍尔测速试验试验八磁电式转速传感器的测速试验试验九电涡流传感器的位移特性试验试验十被测体材质对电涡流传感器的特性影响试验可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验一金属箔式应变片单臂电桥性能试验一、试验目的： 明白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气械变形时,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 为电阻丝电阻相对变化,K 为应变灵敏系数, = l/l为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏锐元件,通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态.,对单臂电桥输出电压Uo1= EK /4 .三、需用器件与单元 ：应变式传感器试验模板、应变式传感器电子秤、砝码、数显表、±15V 电源、± 4V 电源、万用表 <自备）.四、试验步骤 ：1、依据图 <1 1）应变式传感器 <电子秤）已装于应变传感器模板上.传感器中各应变片已接入模板的左上方的 R1、R2、R3 、R4.加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别,R1 R2 R3R4 350,加热丝阻值为 50 左右图 1 1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源± 15V< 从主控台引入）,检查无误后,合上主控台电源开关,将试验模板调剂增益电位器 RW3 顺时针调剂大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正负输入端与的短接,输出端与主控台面板上数显表输入端V i 相连,调剂试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）.关闭主控箱电源<留意：当 Rw3、Rw4 的位置一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_旦确定,就不能转变.始终到做完试验三为止）.3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1<即模板左上方的R1 ）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7 接成直流电桥 <R 5、 R6、R7 模块内已接好）,接好电桥调零电位器RW1,接上桥路电源± 4V< 从主控台引入）如图12 所示.检查接线无误后,合上主控台电源开关.调剂RW1,使数显表显示为零.图 1 2 应变式传感器单臂电桥试验接线图4、在电子称上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g<或 500 g）砝码加完.登记试验结果填入表11,关闭电源.重量 g>电压 mv>5、依据表 1 1 运算系统灵敏度S U/ W<U 输出电压变化量, W重量变化量）和非线性误差 f1 = m/yF.S× 100式中 m 为输出值 <多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF· S 满量程输出平均值,此处为200g<或 500g）.五、摸索题 ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用：<1）正 <受拉）应变片 <2）负 <受压）应变片 <3）正、负应变片均可以.试验二金属箔式应变片半桥性能试验一、试验目的： 比较半桥与单臂电桥的不同性能、明白其特点.二、基本原理： 不同受力方向的两只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.当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U O2 EK 2.三、需用器件与单元 ： 同试验一.四、试验步骤：1、传感器安装同试验一.做试验<一）的步骤 2,试验模板差动放大器调零.2、依据图 1 3 接线. R1、R2 为试验模板左上方的应变片,留意R2 应和 R1 受力状态相反,即将传感器中两片受力相反<一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边.接入桥路电源±同受力状态应变片,应更换另一个应变片.图 1 3 应变式传感器半桥试验接线图表 12 半桥测量时,输出电压与加负载重量值重量电压4V ,调剂电桥调零电位器RW1 进行桥路调零,试验步骤3、4 同试验一中 4、5 的步骤,将试验数据记入表 1 2,运算灵敏度 S2 U W,非线性误差 f2.如试验时很多值显示说明R2 与 R1 为相可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_五、摸索题：1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时,应放在：<1）对边 <2）邻边.2、桥路 <差动电桥）测量时存在非线性误差,是由于：<1）电桥测量原理上存在非线性<2 ）应变片应变效应是非线性的 <3）调零值不是真正为零.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验三金属箔式应变片全桥性能试验一、试验目的： 明白全桥测量电路的优点.二、基本原理： 全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,当应变片初始阻值：R1 R2 R3 R4,其变化值 R1 R2 R3 R4 时,其桥路输出电压U03 KE .其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善.三、需用器件和单元 ： 同试验一四、试验步骤：1、传感器安装同试验一.1 4 全桥性能试验接线图表 13 全桥输出电压与加负载重量值重量电压2、依据图 1 4 接线,试验方法与试验二相同.将试验结果填入表1 3.进行灵敏度和非线性误差运算.五、摸索题：1、全桥测量中,当两组对边<R 1、R3 为对边）电阻值R 相同时,即 R1 R3 ,R2 R4,而 R1 R2 时, 是否可以组成全桥： <1）可以 <2）不行以.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_FFR3R1R1R3R4R2R2R4FF2、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.图 15 应变式传感器受拉时传感器圆周面绽开图试验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、试验目的 ： 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论.二、试验步骤： 依据试验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度,从理论上进行分析比较.阐述理由<留意：试验一、二、三中的放大器增益必需相同）.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验五 电容式传感器的位移试验一、试验目的 ：明白电容式传感器结构及其特点.二、基本原理： 利用平板电容C A d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以挑选 、A 、d 中三个参数中,保持二个参数不变,而只转变其中一个参数,就可以有测谷物干燥度< 变）测微小位移 <变 d）和测量液位 <变 A ）等多种电容传感器.三、需用器件与单元： 电容传感器、电容传感器试验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源. 四、试验步骤：1、按图 31 安装示意图将电容传感器装于电容传感器试验模板上,判别CX1 和 CX2 时,留意动极板接的,接法正确就动极板左右移动时,有正、负输出.不然得调换接头.一般接线：二个静片分别是 1 号和 2 号引线,动极板为3 号引线.2、将电容传感器电容C1 和 C2 的静片接线分别插入电容传感器试验模板Cx1、Cx2 插孔上,动极板连接的插孔 <见图 4 1）.图 4 1 电容传感器位移试验接线图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3、将电容传感器试验模板的输出端V o1 与数显表单元V i 相接 <插入主控箱 V i 孔）, Rw 调剂到中间位置.4、接入± 15V 电源,旋动测微头推动电容器传感器动极板位置,每间隔0.2mm 登记位移 X 与输出电压值,填入表4 1.表 4 1 电容传感器位移与输出电压值Xmm>Vmv>5、依据表 4 1 数据运算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差 f.五、摸索题：试设计利用 的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否表达一下在设计中应考虑哪些因素？试验六磁电式转速传感器测速试验一、 试验目的： 明白磁电式测量转速的原理.二、 基本原理： 基于电磁感应原理, N 匝线圈所在磁场的磁通变化时,线圈中感应电势：发生变化,因此当转盘上嵌入N 个磁棒时,每转一周线圈感应电势产生N 次的变化,通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速.三、 需用器件与单元： 磁电式传感器、数显单元测转速档、直流源2 24V .四、 试验步骤：1、 磁电式转速传感器按图5 4 安装传感器端面离转动盘面2mm 左右.将磁电式传感器输出端插入数显单元 Fin 孔. <磁电式传感器两输出插头插入台面板上二个插孔）2、 将显示开关挑选转速测量档.3、 将转速电源2 24V 用引线引入到台面板上24V 插孔,合上主控箱电开关.使转速电机带动转回旋转,逐步增加电源电压观看转速变化情形.五、 摸索题：为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动,能说明理由吗？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验七 霍尔测速试验一、 试验目的： 明白霍尔转速传感器的应用.二、 基本原理： 利用霍尔效应表达式：U H K HIB ,当被测圆盘上装上N 只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化 N 次.每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速.三、 需用器件与单元 ： 霍尔转速传感器、直流源5V 、转动源 2 24V 、转动源单元、数显单元的转速显示部分.四、 试验步骤：1、依据图 5 4,将霍尔转速传感器装于传感器支架上,探头对准反射面内的磁钢.霍尔、光电、磁电转速传感顺安装示意图2、将 5V 直流源加于霍尔转速传感器的电源端<1 号接线端）.3、将霍尔转速传感器输出端<2 号接线端）插入数显单元Fin 端, 3 号接线端接的.4、将转速调剂中的 2V 24V 转速电源接入三源板的转动电源插孔中.5、将数显单元上的开关拨到转速档.6、调剂转速调剂电压使转动速度变化.观看数显表转速显示的变化.五、 摸索题：1、利用霍尔元件测转速,在测量上有否限制？2、本试验装置上用了十二只磁钢,能否用一只磁钢？试验八光电转速传感器的转速测量试验一、 试验目的： 明白光电转速传感器测量转速的原理及方法.二、 基本原理 ：光电式转速传感器有反射型和透射型二种,本试验装置是透射型的,传感器端部有发光管和光电池,发光管发出的光源在转盘上反射后由光电池接受转换成电信号,由于转盘上有相间的16 个间隔,转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲,将电脉计数处理即可得到转速值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、 需用器件与单元 ：光电转速传感器、直流电源5V 、转动源及 224V 直流源、数显单元.四、 试验步骤：1、光电转速传感器已安装在三源板上,把三源板上的5V 、接的 V0 与主控箱上的 5V 、的、数显表的 Vin 相连.数显表转换开关打到转速档.2、将转速源 2 24V 输出旋到最小,接到转动源24V 插孔上.3、合上主控箱电源开关,使电机转动并从数显表上观看电机转速.摸索题：已进行的试验中用了多种传感器测量转速,试分析比较一下哪种方法最简洁、便利.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验九 电涡流传感器位移试验一、 试验目的： 明白电涡流传感器测量位移的工作原理和特性.二、 基本原理： 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.三、 需用器件与单元： 电涡流传感器试验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片.四、 试验步骤：1、依据图 8 1 安装电涡流传感器.图 9-1 电涡流传感器安装示意图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X<mm ）Vv>图 9 2 电涡流传感器位移试验接线图2、观看传感器结构,这是一个平绕线圈.3、将电涡流传感器输出线接入试验模板上标有L 的两端插孔中,作为振荡器的一个元件.4、在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器的被测体.5、将试验模板输出端Vo 与数显单元输入端V i 相接.数显表量程切换开关挑选电压20V 档.6、用连结导线从主控台接入15V 直流电源接到模板上标有15V 的插孔中.7、使测微头与传感器线圈端部接触,开启主控箱电源开关,登记数显表读数,然后每隔0.2mm 读一个数,直到输出几乎不变为止.将结果列入表8 1.表 8 1 电涡流传感器位移X 与输出电压数据8、依据表 8 1 数据,画出V X 曲线,依据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的正确工作点,试运算量程为1mm、3 mm 及 5mm 时的灵敏度和线性度<可以用端基法或其它拟合直线）.五、 摸索题：1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关,假如需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时,如何依据量程使用选用传感器.试验十被测体材质对电涡流传感器特性影响一、 试验目的： 明白不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响.二、 基本原理： 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.三、 需用器件与单元： 除与试验二十五相同外,另加铜和铝的被测体圆盘.四、 试验步骤：1、传感器安装与试验二十五相同.2、将原铁圆片换成铝和铜圆片.3、重复试验二十五步骤,进行被测体为铝圆片和铜圆片时的位移特性测试,分别记入表8 2 和表 83.表 8 2 被测体为铝圆片时的位移为输出电压数据可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X<mm ）Vv>表 8 3 被测体为铜圆片时的位移与输出电在数据X<mm ）Vv>4、依据表 8 2 和表 8 3 分别运算量程为 1mm 和 3mm 时的灵敏度和非线性误差<线性度）.5、分别比较试验二十五和本试验所得结果进行小结.五、 摸索题：当被测体为非金属材料如何利用电涡流传感器进行测试？可编辑资料 - - - 欢迎下载