測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書交通運(yùn)輸工程學(xué)院測(cè)控室2005年5月10日實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片的粘貼與檢驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、了解應(yīng)變敏感元件應(yīng)變片的構(gòu)造、特點(diǎn)。2、掌握箔式應(yīng)變片的粘貼方法。3、掌握對(duì)已粘貼好的應(yīng)變片的檢驗(yàn)方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電橋 一個(gè) 萬(wàn)用表 一個(gè)兆歐表 一個(gè) 應(yīng)變片 連接片 粘結(jié)劑 502清洗劑 酒精或丙酮 紅外線燈三、 實(shí)驗(yàn)要求：1、 觀察、選擇和檢驗(yàn)應(yīng)變片：1）、觀察各種類型和規(guī)格的應(yīng)變片的構(gòu)造、了解其特點(diǎn)。2）、根據(jù)測(cè)試需要選擇不同阻值和類型的應(yīng)變片。3）、先檢查應(yīng)變片完好后，先用萬(wàn)用表、再用電橋測(cè)出應(yīng)變片的準(zhǔn)確阻值、要求組成同一電橋的各應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)相同，其阻值相差應(yīng)小于0.

2、5歐。2、 試件表面的清洗及處理：1）、除去試件表面的鐵銹、油漆和污物。2）、用銼刀、砂布等打磨試件的粘貼處、光潔度應(yīng)達(dá)到 5左右。3）、用劃針在測(cè)點(diǎn)處劃出應(yīng)變片的定位線。4）、用清洗劑對(duì)試件進(jìn)行清洗。3、 粘貼應(yīng)變片1）、在測(cè)點(diǎn)和應(yīng)變片的反面均勻的涂上一層502膠，將應(yīng)變片涂膠的一面放到測(cè)點(diǎn)上并對(duì)好定位線。2）、在應(yīng)變片的正面復(fù)蓋上一小片濾紙或塑料薄膜，防止粘手，然后用手指沿應(yīng)變片的縱向、向一個(gè)方向滾壓，擠出應(yīng)變片下的氣泡和多余的膠水。3）、按住應(yīng)變片不動(dòng)，保持3分鐘左右即可 （注：如果不是瞬干膠，則要晾干24小時(shí)）3、安裝接線： 1）、在應(yīng)變片的引出線端約2厘米處粘一小塊聯(lián)接片。 2）、將

3、應(yīng)變片的引出線燙上錫并套上套管。 3）、將應(yīng)變片的引出線在聯(lián)接片上焊接好4、 貼片質(zhì)量檢查： 1）、用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的引出線，檢查在貼片的過(guò)程是否造成短路、斷路。 2）、用兆歐表測(cè)量應(yīng)變片與試件間的絕緣電阻，要求達(dá)到或大于100兆歐，如果未達(dá)到，可用紅外線燈烘烤，直到達(dá)到要求為止。5、 應(yīng)變片的防潮處理：測(cè)試前一般要對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行防潮保護(hù)。方法一：將防潮劑（配方：松香50%、石蠟40%、黃油10%）在容器中加熱熔化、攪拌均勻、涂在應(yīng)變片上，完全蓋住應(yīng)變片。方法二：直接用703膠涂蓋即可。四、 回答問(wèn)題：1、 你所用的應(yīng)變片構(gòu)造如何，貼應(yīng)變片應(yīng)注意什么？2、 通過(guò)粘貼應(yīng)變片，你有那些收獲？五、

4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、 有完整的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)二 組橋比較一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解應(yīng)變片及測(cè)量電橋的工作原理。2、 掌握用應(yīng)變?cè)磉M(jìn)行測(cè)試的一般方法。3、 掌握利用單臂、半橋和全橋電路進(jìn)行測(cè)試的優(yōu)缺點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：傳感器實(shí)驗(yàn)儀。（帶應(yīng)變片的懸臂梁、電橋盒、差動(dòng)放大器、電源、毫伏表、測(cè)微頭、連接線）三、 實(shí)驗(yàn)要求：（如下圖接好測(cè)試電路） 1、 將差動(dòng)放大器調(diào)零： 將直流穩(wěn)壓電源打到0伏，電壓/頻率表選擇200mv，差動(dòng)放大器增益調(diào)到最大，打開(kāi)總電源和差動(dòng)放大器電源。用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器正、負(fù)輸入端與地端連接起來(lái)，將輸出端接到電壓表的輸入端，調(diào)整差動(dòng)放大器上的調(diào)零旋鈕，使表頭指示為零。2、 按上圖的

5、電路結(jié)構(gòu)，利用電橋盒里的標(biāo)準(zhǔn)電阻和上面的接線柱，用導(dǎo)線組接好單臂測(cè)量電路，圖中的電位器為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。3、 調(diào)整測(cè)微頭使雙平行梁處于水平位置（目測(cè)），將直流穩(wěn)壓電源打到4伏檔，V/F表打到2V，然后調(diào)整電橋平衡電位器，使表頭指零（需要幾分鐘預(yù)熱表頭才能穩(wěn)定）。4、 旋動(dòng)測(cè)微頭，使梁向上（向下）移動(dòng)，每隔0.5mm讀一個(gè)數(shù)并記入表中，記完10個(gè)數(shù)后，將測(cè)微頭旋回原來(lái)的位置。5、 重新組接測(cè)量電路，構(gòu)成半橋系統(tǒng)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。6、 重新組接測(cè)量電路，構(gòu)成全橋系統(tǒng)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。位移0.51 1.522.53 3.54 4.5 5單臂半橋全橋注意：1、 直流穩(wěn)壓電源只能用4v，以免損壞應(yīng)變片。2、

6、 重新組橋時(shí)必須將電源打到0v。3、 重新組橋后都要調(diào)整電橋平衡電位器，使表頭指0。四、 回答問(wèn)題：1、 在組接半橋和全橋電路時(shí)，接線時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？2、 在更換接橋后，調(diào)整放大器的增益，會(huì)有什么問(wèn)題？五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、 數(shù)據(jù)完整且接近理論值，如果出入較大，請(qǐng)找出原因。2、 在同一坐標(biāo)紙上描繪X-Y曲線，比較三種工作方式的靈敏度，并作出解釋。實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器的性能、標(biāo)定、及應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解差動(dòng)變壓器測(cè)量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。2、了解差動(dòng)變壓器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2、示波器。三、實(shí)驗(yàn)要求： 1、根據(jù)差動(dòng)變壓器的工作原理自己設(shè)計(jì)出差動(dòng)變壓器的測(cè)量系統(tǒng)。

7、 （注意使用相敏檢波器和移相器）2、根據(jù)設(shè)計(jì)在傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭接好系統(tǒng)，找出其線性范圍，3、完成靜態(tài)標(biāo)定。4、加入振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，完成振動(dòng)測(cè)量。四、回答問(wèn)題： 請(qǐng)指出振動(dòng)臺(tái)的自振頻率。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、有三次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格。2、根據(jù)表1作出VX曲線，指出線性工作范圍。3、根據(jù)表2作出VX曲線，求出靈敏度：S=V/X.4、根據(jù)表3作出梁的幅頻特性曲線5、對(duì)上述曲線進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)四 電渦流傳感器的靜態(tài)標(biāo)定及應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解電渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。2、了解電渦流傳感器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2、示波器。三、實(shí)驗(yàn)要求：1、渦流傳感器的靜態(tài)

8、標(biāo)定1）、按下圖接好實(shí)驗(yàn)電路。 2）、調(diào)整好渦流傳感器的位置，使其對(duì)準(zhǔn)被測(cè)鐵片的中心。3）、打開(kāi)電源，用示波器觀察渦流變換器輸入端的波形，時(shí)基打到1ms擋，如發(fā)現(xiàn)沒(méi)有振蕩波形輸出，可調(diào)節(jié)傳感器與被測(cè)體的距離。 可見(jiàn)，波形為 波形，示波器的時(shí)基為 ms/cm,故振蕩頻率約為 Hz。4）、調(diào)節(jié)傳感器的高度，使其與被測(cè)鐵片接觸，旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔0.25mm記下示波器與毫伏表的讀數(shù)，直到線性完全變壞為止。X(mm)Vp-pV2、振幅測(cè)量1）、按下圖接好測(cè)試系統(tǒng)，圖中W1為電橋單元中的交流調(diào)平衡電位器。 2）、調(diào)整傳感器的位置，使其與被測(cè)物體距離約為最佳工作點(diǎn)的位置（利用上面的的結(jié)果）。3）、打開(kāi)（接通

9、）振蕩器電源，將低頻振蕩器的頻率調(diào)到30HZ。4）、電壓表打到20V擋，差動(dòng)放大器增益調(diào)到最?。ㄗ笮?）、調(diào)接W1電位器，使電壓表的讀數(shù)為零。6）、去掉電壓表，改用示波器觀察波形。7）、改變振蕩器的頻率，用示波器讀出峰峰值記入下表。F(hz)3hz25hzVp-p3、電子稱1）、接回電壓表。2）、調(diào)整傳感器的位置，使其處在線性范圍的起始點(diǎn)附近。3）、調(diào)整W1電位器，使電壓表為零。4）、在平臺(tái)上加砝碼，讀出表頭指示值，填入下表。W(g)V5）、在平臺(tái)上放一重物，記下電壓表讀數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出W-V曲線，計(jì)算靈敏度及重物的重量四、回答問(wèn)題：1、請(qǐng)指出振動(dòng)臺(tái)的自振頻率。2、如果已知振動(dòng)臺(tái)的振幅

10、為0.2mm。傳感器是否一定要安裝在最佳工作點(diǎn)？3、如果此傳感器僅用來(lái)測(cè)量振動(dòng)頻率，工作點(diǎn)問(wèn)題是否仍十分重要？4、你的筆重多少？五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、有實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格。2、有靜態(tài)的V-X曲線。3、有振動(dòng)臺(tái)的幅頻曲線。實(shí)驗(yàn)五 霍爾式傳感器特性及應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解霍爾式傳感器測(cè)量系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。2、了解霍爾式傳感器的實(shí)際應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2、示波器。三、實(shí)驗(yàn)要求： 1、根據(jù)霍爾式傳感器的工作原理自己設(shè)計(jì)出霍爾式傳感器的測(cè)量系統(tǒng)。2、根據(jù)設(shè)計(jì)在傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭接好系統(tǒng)，完成靜態(tài)標(biāo)定。4、完成霍爾式傳感器的電子稱實(shí)驗(yàn)。四、回答問(wèn)題：1、霍爾式傳感器為什么要在磁場(chǎng)中工

11、作？2、根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定的結(jié)果用此系統(tǒng)可否作振動(dòng)測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、有實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格。2、有靜態(tài)的V-X曲線、W-V曲線。有F-V曲線。3、求出霍爾式傳感器的靈敏度實(shí)驗(yàn)六 相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庀嚓P(guān)技術(shù)在微弱信號(hào)檢測(cè)中的作用，了解相關(guān)測(cè)速的原理。使用相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)裝置及其操作軟件進(jìn)行相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)各種相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)方法及特點(diǎn)，總結(jié)相關(guān)測(cè)速中各系統(tǒng)參數(shù)如傳感器間隔、采樣速率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、傳感器分辨率等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)裝置（包括調(diào)速器、電機(jī)、電渦流傳感器一對(duì)）24V直流穩(wěn)壓電源計(jì)算機(jī)（安裝數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)操作軟件）鋁箔三、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)述運(yùn)用相關(guān)

12、原理進(jìn)行速度測(cè)量的原理如圖1-1所示。沿運(yùn)動(dòng)物體速度方向相隔一定距離安裝兩個(gè)傳2感器S1和S2 如圖1（a），通過(guò)S1、S2獲得運(yùn)動(dòng)物體的表面特征信號(hào)如圖1（b）中的S1(t)和S2(t)。(a) (b)圖1 相關(guān)測(cè)速原理圖理想情況下，S1(t)和S2(t)之間僅存在一個(gè)延時(shí)t0，是運(yùn)動(dòng)物體同一點(diǎn)過(guò)上游傳感器S1時(shí)刻和過(guò)下游傳感器S2時(shí)刻的時(shí)間差，稱為“渡越時(shí)間”?？梢酝ㄟ^(guò)相關(guān)運(yùn)算求得渡越時(shí)間t0，進(jìn)而獲得目標(biāo)運(yùn)行速度 (1-1)求渡越時(shí)間t0，需作S1(t)和S2(t)的互相關(guān)函數(shù)，代入理想情況下S2(t)= S1(t-t0)的關(guān)系，有 (1-2)在等于渡越時(shí)間t0時(shí)，互相關(guān)函數(shù)R取得最大值

13、。一般用有限時(shí)間的積分代替上式，有 (1-3)在數(shù)字化的處理中，若選定采樣周期為，則上下游信號(hào)表示為離散的S1(n)和S2(n)，n為整數(shù)。其互相關(guān)函數(shù)表示為 (1-4)同樣地，找出使R取得最大值的點(diǎn)m=m0，即得渡越時(shí)間為m0。利用數(shù)字相關(guān)技術(shù)測(cè)量速度的步驟：傳感器敏感被測(cè)物表面特征或電學(xué)特性模擬濾波數(shù)據(jù)采樣相關(guān)運(yùn)算求相關(guān)函數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的渡越時(shí)間求速度數(shù)值。在本實(shí)驗(yàn)裝置中，由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生速度信號(hào)。使用直流調(diào)速的方法調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)盤上貼一段鋁箔，鋁箔隨轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)，表面特征依次被上游和下游傳感器讀得，求兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)就能獲得渡越時(shí)間值。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 確認(rèn)調(diào)速器、電機(jī)、傳感器與電源、計(jì)

14、算機(jī)的正確連接。2、 確認(rèn)轉(zhuǎn)盤上的鋁箔無(wú)脫落，調(diào)整傳感器的垂直距離，確保轉(zhuǎn)盤通過(guò)時(shí)鋁箔在傳感器的線性測(cè)量范圍內(nèi)。3、 打開(kāi)電渦流傳感器的24V供電電源。運(yùn)行實(shí)驗(yàn)配套軟件，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速（包括正反轉(zhuǎn)）在軟件中調(diào)節(jié)。4、 待電機(jī)到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)按下“連續(xù)測(cè)量”鍵。當(dāng)鋁箔到達(dá)傳感器下方時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行速度測(cè)量。觀察屏幕顯示的測(cè)量結(jié)果，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。5、 更改相關(guān)運(yùn)算的軟件參數(shù)，如采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、相關(guān)算法等。觀察測(cè)量結(jié)果，比較系統(tǒng)在各參數(shù)下的測(cè)量情況。6、 更改硬件參數(shù)，如傳感器間距、傳感器離皮帶表面高度、皮帶運(yùn)行速度等參數(shù)。觀察測(cè)量結(jié)果，比較測(cè)量情況。五、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)1、 系統(tǒng)的非線性誤差取若干不同

15、的速度點(diǎn)，在下表記錄實(shí)測(cè)速度值，并擬合曲線，求實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的非線性度。相關(guān)測(cè)速實(shí)驗(yàn)裝置速度控制電壓和測(cè)得速度對(duì)應(yīng)關(guān)系表變頻器速度控制電壓（v）-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00V顯示速度（m/s）變頻器速度控制電壓（v）1.02.03.04.05.0顯示速度（m/s）2、 同一速度不同采樣頻率下測(cè)得速度的比較保持變頻器速度控制電壓為 ，改變采樣頻率，在下表記錄不同頻率下測(cè)得的速度數(shù)值。同一速度不同采樣頻率下測(cè)得的速度數(shù)據(jù)表采樣頻率（Hz）10020050010002000顯示速度（m/s）3、 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響對(duì)同一速度，同一采樣頻率采用不同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，觀察互相關(guān)圖象的差別

16、并對(duì)其進(jìn)行描述。 4、 極性相關(guān)、半極性相關(guān)和非極性相關(guān)的測(cè)量比較對(duì)同一速度，同一采樣頻率，同一數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，比較分別使用非極性相關(guān)、半極性相關(guān)和極性相關(guān)三種方法時(shí)不同的互相關(guān)曲線圖，并在下面描述其特征與區(qū)別。 六、注意事項(xiàng)1、 更改硬件參數(shù)時(shí)一定要先停電機(jī)，然后再進(jìn)行操作。2、 進(jìn)行連續(xù)測(cè)量時(shí)，程序一直判斷鋁箔信號(hào)然后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，不能在這個(gè)時(shí)候更改軟件參數(shù)（電機(jī)速度仍可以調(diào)整）。七、思考題1、 運(yùn)用數(shù)據(jù)相關(guān)的性質(zhì)解釋進(jìn)行低頻濾波時(shí)與沒(méi)有低頻濾波時(shí)相關(guān)函數(shù)曲線的差別。2、 工業(yè)過(guò)程中哪些地方還可以用到相關(guān)測(cè)速？哪些現(xiàn)有的測(cè)速方法換成相關(guān)測(cè)速會(huì)更好？除了測(cè)速以外，相關(guān)技術(shù)還能用在哪些地方？請(qǐng)選擇回答以上其中一個(gè)問(wèn)題，并給出實(shí)現(xiàn)方案。3、 使用數(shù)字相關(guān)，渡越時(shí)間t0的測(cè)量極限分辨值是采樣周期。是直接影響速度測(cè)量精度的因素。請(qǐng)分析一下采樣周期是怎么影響測(cè)量結(jié)果的。如果測(cè)量同一個(gè)速度值，采樣周期改變后，其他參數(shù)應(yīng)該怎樣進(jìn)行調(diào)整。4、 2004年4月12日電腦報(bào)F6版有一編文章，手掌中的玄機(jī)光電鼠標(biāo)技術(shù)漫談介紹光電鼠標(biāo)是靠鼠標(biāo)下方的一個(gè)CMOS傳感器來(lái)負(fù)責(zé)分辨鼠標(biāo)移動(dòng)的。CMOS并不是一直開(kāi)著，而是是按照一定的頻率對(duì)圖象進(jìn)行采樣的，這個(gè)頻率叫做“鼠標(biāo)刷新率”，采樣一次為一幀，所以這個(gè)刷新率的單位是“幀