檢測技術實驗指導書(學生)

檢測技術試驗指導書2023-3試驗一：應變片單臂、半橋、全橋特性比較一、試驗目的：1、把握電阻應變式傳感器的原理及特性；二、根本原理：種利用電阻材料的應變效應，將工程構造件的內部變形轉換為電阻變化的傳感廣泛。箔式應變片的根本構造0.025mm右的金屬絲或金屬箔制成，如圖1—1所示。絲式應變片 (b)箔式應變片1—1式中：化。測量電路單臂工作輸出信號最小、線性、穩(wěn)定性較差；雙臂輸出是單臂的兩倍，性能比單臂有所改善；全橋工作時的輸出是單臂時的四倍，性能最好。因此，為了得到較1—〔ab〔c〕所示?！瞐〕單臂 〔b〕半橋 全橋圖1—2應變片測量電路〔a〕Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝〔R1＋R2〔R4＋△R4〕R〔R3＋R4＋△R4〔R3＋R4＋△R4〔R1R2｝E。Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE(b)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE全橋同理:Uo≈(△R／R)E＝KεE3．箔式應變片單臂電橋試驗原理圖1—3應變片單臂電橋試驗原理圖350Ω固定電阻，R4W1rUo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE。三、試驗所需設備：2四、試驗步驟：在應變梁自然狀態(tài)〔不受力〕312kΩ電阻2檔測量全部應變片阻值。如以下圖1—6所示。1—61—7〔4。/2V變式模塊的“增益”電位器順時針方向輕輕轉到底，調整“運放調零”電位器，使電電壓/頻率表顯示電壓為零。電阻應變式模塊的差動放大局部的零點調整完成，關閉主電源。拆去短接線。1—7差放調零接線圖應變片單臂電橋特性⑴將主板上傳感器輸出單元中的箔式應變片(標有上下箭頭的4片應變片R1R2R3VV-直流電源VV-模塊內部已接+-5VRW1的“電橋調零”旋鈕)、r電阻直流調整平衡網絡接入電橋中(RW1電位器二固定V+、V-電源端、RW1r1—8101—8應變片單臂電橋特性試驗接線示意圖⑵檢查接線無誤后合上主電源開關，在電子稱托盤無砝碼時調整“電橋調0(有小的起始電壓也無所謂，不影響應變片特性與試驗)。加砝碼并讀取相應的電壓值，登記試驗數據填入表1。試驗完畢，關閉電源。1應變片單臂、半橋、全橋電橋特性試驗數據重量(g)(mV)(mV)(mV)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2004、應變片半橋特性R1R23〔11〕圖1—9 應變式傳感器半橋接線示意圖5、應變片全橋特性3〔13〕1—10應變片全橋特性試驗接線示意圖五、數據分析1X-V21S＝ΔV/ΔW〔ΔV，ΔW屢次測：yFS200g。六、思考題ΔRΔV應變片的應變方向(是拉?還是壓?)?七、留意事項：1、在更換應變片時應將電源關閉。2、在試驗過程中如有覺察電壓、過載，應將電壓量程擴大。3、在本試驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統不能正常工作。應。5、接全橋時請留意區(qū)分各片子的工作狀態(tài)方向。6、試驗過程中的放大器增益必需一樣。一、試驗目的：1、把握電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。二、根本原理：電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應原理上的傳感器。電渦流式傳感器由傳感器線圈和被測物體〔導電體—金屬渦流片〕組成，如圖 所示。依據電磁感應原理，當傳感器線圈〔一個扁平線圈〕通以交變電流〔頻率較1MHz～2MHz〕I1

時，線圈四周空間會產生交變磁場 H1

，當線圈平狀自行閉合的電流I2

I2

所形成的磁通鏈又穿過傳感器線圈，這樣線圈與渦流“線圈”形成了有肯定耦合的互感，最終原線圈反響一等效電感，從而導致傳感器線圈的阻抗Z發(fā)生變化?？梢园驯粶y導體上形成的電渦等效成一個短2-1(b)RL1 1和電感。短路環(huán)可以認為是一匝短路線圈，其電阻為R、電感為L。線圈與導體2 2間存在一個互感M，它隨線圈與導體間距的增大而減小?！卜Q之應包括具有肯定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個檢波2—2圖2-1(a)電渦流傳感器原理圖 圖2-1(b)電渦流傳感器等效電路圖2—2電渦流位移特性試驗原理框圖〔前置器來測量。1MHzQπ取出來。⑶Q2組成射極跟隨器。射極跟隨器的作用是輸入、輸出匹配以獲得盡可能大的不失真輸出的幅度值。2—3〔導電體間的間隙變化來〔0～10Hz傳感器端部線圈Q0為定值且最高，對應的檢波輸出電壓Vo最大。當被測導體Q得平坦，檢波出的幅值VoVoｘ的變化。電渦流傳感器可以在位移、振動、轉速、探測、厚度等測量上得到應用。三、需用器件與單元：〔10Ω左右測微頭、主板電壓/頻率表、電渦流位移傳感器模塊。四、試驗步驟：〔留意安裝挨次：先將孔的緊固螺釘2—42-4/2-52、將電壓/20V0.5mm個數，直到輸出Vo1。試驗完畢，關閉全部電源。2。試驗完畢，關閉全部電源。0.51.01.52.0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5Vo(V)鐵0.51.0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5Vo(V)鋁五、數據分析：V－X靈敏度和線性度〔可用最小二乘法或其它擬合直線。2、分析說明不同材質性質對電渦流傳感器特性的影響。六、體會試驗三〔1〕差動變壓器性能試驗一、試驗目的：1、把握差動變壓器的工作原理和特性。2、把握零點剩余電動勢的概念及削減的方法。二、根本原理：3—1、34而變化。由于把二個二次繞組反向串接〔同名端相接，以差動電勢輸出，所以把這種傳感器稱為差動變壓器，通常簡稱差動變壓器?！矡o視渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響3—2U1M1M2為一次繞組與兩個二次繞組間的互感：L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電L21、L22R21、R22效電阻。對于差動變壓器，當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互圖3—1差動變壓器的構造示意 圖3—2差動變壓器的等效電路圖所以差動輸出電動勢為零。當銜鐵移向二次繞組L21，這時互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內感應電動勢大于二次繞組L22電動勢不為零。在傳感器的量程內，銜鐵位移越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動可以知道銜鐵位移量的大小和方向。差動變壓器的輸出特性曲線如圖3—3所示.圖中E21、E22分別為兩個二次E2x電動勢可實行以下方法：圖3—3 差動變壓器輸出特性1．盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數及磁路的對稱。磁性材料要經過處理，消退內部的剩余應力，使其性能均勻穩(wěn)定?？筛纳戚敵鎏匦?，減小零點剩余電動勢。3—4W1、W2 (b) 圖3—4 減小零點剩余電動勢電路三、需用器件與單元：電感單元〔10Ω左右、示波器。四、試驗步驟9－5，Li)；Lo1、Lo23—2。3—6Li(確定不能用直Lv源開關。2K上讀出Vp-p＝2V〔示波器第一通道監(jiān)測。3—5差動變壓器性能試驗安裝示意圖5．差動變壓器的性能試驗：程差，為消退這種機械回差可承受如下方法試驗：調整測微頭的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度線對準軸套的10mmVp-p126mm，記錄此時的測微頭讀數和示波器其次通道顯示的波形Vp-p(峰峰值)值為試驗起點值。以后，反方向(逆時針方向)調整測微頭的微分筒，每隔△X=0.5mm(可取10.5mm，從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下表1(這樣單行程位移方向做試驗可以消退測微頭的機械回差)。試驗完畢，關閉電源?！鱔(mm)Vp-p(mV)6.0△X(mm)Vp-p(mV)6.05.55.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0△X(mm)Vp-p(mV)-0.-1.-1.-2.-2.-3.-3.-4.-4.-5.-5.-6.505050505050五、數據分析1、依據表1數據畫出X－Vp-p曲線，分析曲線并計算不同測量范圍(±2.0mm、±4.0mm、±6.0mm)時的靈敏度和非線性誤差。2.計算差動變壓器的線性工作區(qū)和零點剩余電壓大小。3、總結削減零點剩余電壓大小的方法。六、思考題：試分析差動變壓器與一般電源變壓器的異同？用直流電壓鼓勵會損壞傳感器，為什么？試驗三〔2〕鼓勵頻率對差動變壓器特性的影響試驗一、試驗目的：了解初級線圈鼓勵頻率對差動變壓器輸出性能的影響。二、根本原理：差動變壓器輸出電壓的有效值可以近似用關系式：(MR2R22L21 2 ipp

M)U

表示，式中LR

為初級線圈電感和損耗電阻，Ui、ω為鼓勵電壓O P P和頻率，M、M為初級與兩次級間互感系數，由關系式可以看出，當時級線圈鼓勵頻率太低1 2時，假設R2P

2L2P

，則輸出電壓Uo

受頻率變動影響較大，且靈敏度較低，只有當2L2P

R2時輸出UP

與ω無關，固然ω過高會使線圈寄生電容增大，對性能穩(wěn)定不利。三、需用器件與單元：機頭靜態(tài)位移安裝架、傳感器輸入插座、差動變壓器、測微頭、主板音頻振蕩器單元、電感單元〔10Ω左右、示波器。四、試驗步驟：1、差動變壓器及測微頭的安裝、接線同“差動變壓器的性能試驗2、檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關，調整主機箱音頻振蕩器L1KHV Z〔可用主機箱的頻率表監(jiān)測頻率，Vp-2VVp-pVp-p32.50mm，差動變壓器有某個較大的Vp-p41KH9KHZ Z2Ｖ不變)時差動變壓器的相應輸出的Vp-p10。F〔KHz〕Vp-p〔v〕F〔KHz〕Vp-p〔v〕1F-Vp-p試驗三〔3〕差動變壓器零點剩余電壓補償試驗一、試驗目的：了解差動變壓器零點剩余電壓概念及補償方法。二、根本原理：由于差動變壓器次級二線圈的等效參數不對稱，初級線圈的縱向排列的不B－H并不為零，其最小輸出值稱為零點剩余電壓。零殘電壓中主要包含兩種波形成份：l．基波重量。這是由于差動變壓器兩個次級繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數〔M、L、R〕不同，線圈中的銅損電阻及導磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得鼓勵電流與所產生的磁通不同相。2．高次諧波。主要是由導磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使鼓勵電流與磁通波形不全都，產生了非正弦波〔主要是三次諧波〕磁通，從而在二次繞組中感應出非正弦波的電動勢?！瞝〕從設計和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對稱〔3〕選用電橋補償電路。在試驗(差動變壓器的性能試驗)中已經得到了零點剩余電壓，用差動變壓器測量位移時，一般要對其零點剩余電壓進展補償。三、需用器件與單元：機頭靜態(tài)位移安裝架、傳感器輸入插座、差動變壓器、測微頭、差動變壓器模塊、音頻振蕩器單元、電感單元、虛擬雙線示波器。四、試驗步驟：11-1LV插口輸出，其中RW1，RW2，r,c1橋單元中調平衡網絡。開啟主電源，調整音頻振蕩器頻率f=1KHz，幅值Vp-p=2V。調整測微頭，使模塊輸出電壓最小。依次調整RW1，RW2，使輸出電壓進一步減小，必要時重調整測微頭，盡量使輸出電壓最小。在調整的時候，將其次通道的靈敏度提高即量程選擇選毫伏檔，觀看零點剩余電壓的波形，留意與鼓勵電壓波形相比較。經過補償后的剩余電壓波形：為 波形，這說明波形中有重量，其峰值為 。將經過補償后的剩余電壓值與未經補償剩余電壓的Ｖ剩余p-p相比較，比較二者試驗結果。試驗完畢，關閉電源。試驗四光纖傳感器的位移特性試驗一、試驗目的：位移的原理和方法。二、根本原理：光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能，絕緣、無感應的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。(也稱為物性型和構造型)。功能型光纖傳感器利用對外界信息具有敏感力量和檢測功強度、相位、偏振、頻率等，它們的轉變反映了被測量的變化。由于對光信號的與光纖信息傳輸回路組成測試系統，光纖在此僅起傳輸作用。放射光接收光Y形光纖，半園分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接放射光束，另一束端部與光4—1放射光接收光光纖測位移工作原理 圖4—1Y形光纖測位移工作原理圖傳光型光纖傳感器位移量測是依據傳送光纖之光場與受訊光纖穿插地方視(d=0)，則全部傳輸光量直接被光集中或超過接收端接收視野。使得輸出之信號與測量距離成反比例關系。如4—216—2光纖位移特性曲線三、器件與單元：光纖座(光電變換)、主板電壓/頻率表、光纖輸出口、光纖傳感器模塊。四、試驗步驟：觀看光纖構造并檢查光纖是否正常二根多模光纖組成Y形位移傳感器。D示光纖正常。按圖4—3示意安裝光纖位移傳感器。光纖座中,確定不能用手抓捏光纖的黑色局部進展插拔，插入時不要過分用力,以免損壞光纖座組件中光電管。5mm0在測微頭的測桿上套上被測體(鐵圓