工程测试技术-实验指导书.docx

差动变压器性能测试一、实训目的掌握差动变压器位移测量的方法二、实训仪器实训台、差动变压器模块、测微头、差动变压器、示波器（自备）三、相关原理差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成。铁芯连接被测物体，移动线圈中的铁芯，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈的感应电动势发生变化，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。输出的变化反映了被测物体的移动量。四、实训内容与操作步骤1根据图5-1将差动变压器安装在差动变压器模块上。 图5-1 图5-22将传感器引线插头插入模块的插座中，音频信号由振荡器的“00”处输出，打开主控台电源，调节音频信号输出的频率和幅度（用示波器监测），使输出信号频率为4-5KHz，幅度为Vp-p=2V，按图5-2接线（1、2接音频信号，3、4为差动变压器输出，接放大器输入端）。3用示波器观测Uo的输出，旋动测微头，使示波器上观测到的波形峰峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表51，再从Vp-p最小处反向位动测微头，在操作过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。五、实训报告1操作过程中注意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大小。根据表61画出Vop-pX曲线，作出量程为±1mm、±3mm灵敏度和非线性误差。表（5-1）差动变压器位移X值与输出电压数据表。V(mV)X(mm)电容式传感器的位移特性测试一、实训目的：了解电容传感器的结构及特点二、实训仪器：电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源、绝缘护套三、相关原理：电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理： （8-1）式中，S为极板面积，d为极板间距离，0真空介电常数，r介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S、d或r发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。 图8-1四、实训内容与操作步骤1按图8-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。图8-2 电容传感器安装图2将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。3接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）4旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔0.2mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表8-1X(mm) V(mV)五、实训报告：1根据表8-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差f。直流激励时霍尔式传感器的位移特性测试一、实训目的：了解霍尔传感器的原理与应用。二、实训仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。三、相关原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，其中KH为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。四、实训内容与操作步骤1将霍尔传感器安装到霍尔传感器模块上，传感器引线接到霍尔传感器模块9芯航空插座。按图10-1接线。2开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。3分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表X（mm）U(mV) 表10-1 图10-1 霍尔传感器直流激励接线图五、实训报告作出UX曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。光纤传感器的位移特性测试一、 实训目的：了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。二、实训仪器：光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。三、相关原理：反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图18-1所示：光纤采用型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图18-1 反射式光纤位移传感器原理 图18-2 光纤位移传感器安装示意图四、实训内容与操作步骤1光纤传感器的安装如图18-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。接通电源预热数分钟。2将测微头起始位置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。3实验模块从主控台接入±15V电源，合上主控台电源。4将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。5旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔.1读出一次输出电压值，填入下表18-1X（mm）Uo(V)五、实训报告 1根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其灵敏度和非线性误差。压电式传感器振动测量一、实训目的：了解压电式传感器测量振动的原理和方法。二、实训仪器：振动源、信号源、直流稳压电源、压电传感器模块、移相检波低通模块三、相关原理：压电式传感器由惯性质量块和压电陶瓷片等组成（观察实验用压电式加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在压电陶瓷片上，由于压电效应，压电陶瓷产生正比于运动加速度的表面电荷。四、实训内容与操作步骤1将压电传感器安装在振动梁的圆盘上。2将振荡器的“低频输出”接到三源板的“低频输入”，并按下图14-1接线，合上主控台电源开关，调节低频调幅到最大、低频调频到适当位置，使振动梁的振幅逐渐增大。3将压电传感器的输出端接到压电传感器模块的输入端Ui1，Uo1接Ui2，Uo2接移相检波低通模块低通滤波器输入Ui，输出Uo接示波器，观察压电传感器的输出波形Uo。图14-1五、实训报告1改变低频输出信号的频率，记录振动源不同振动幅度下压电传感器输出波形的频率和幅值。并由此得出振动系统的共振频率。振动频率(Hz)56789101112131415182022242630Vp-p(V)