检测技术实验指导书.docx

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检测技术实验指导书

检测技术实验指导书

　　实验五交流全桥的应用——振动测量实验

　　一、实验目的

　　了解交流全桥测量动态应变参数的原理与方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱，信号源、万用表、应变片传感器模块、虚拟示波器、振动源和应变输出、应变输出专用连接线。

三、实验原理

　　将应变传感器模块电桥的直流电源E换成交流电源E，则构成一个交流全桥，其输出u=E　　，用交流电桥测量交流应变信号时，桥路输出为一调制波。

四、实验内容与步骤

　　1．将实验箱的“应变输出”插座用“应变式”连接线接到“应变传感器实验模块”的黑色插座上。

因振动梁上的四片应变片已组成全桥，引出线为四芯线，因此可直接接到实验模板上的四个插孔上。

四个插孔上对角线插孔的阻值为350Ω左右，若两组对角线阻值均为350Ω左右则接线正确。

　　RR

　　图5-1

　　2．根据图5-1，接好交流电桥调平衡电路及系统，R8、Rw1、C、Rw2为交流电桥调平衡网络。

从实验台上接入±15V直流电源到实验箱“直流电源”插座上。

确保无误后，开启实验台电源开关。

将音频信号源的频率调节到1KHz左右，幅度峰-峰值调节到Vp-p=10V。

　　3．调节Rw1、Rw2使虚拟示波器检测到一条在零点的直线。

　　5．将低频信号源输出接入振动台激励源插孔，调节低频输出幅度和频率使振动台（圆盘）有明显振动。

　　6．低频信号源幅度调节不变，改变低频信号源输出信号的频率。

　　用虚拟示波器读出频率改变时差动放大器输出调制波包络的电压峰－峰值，填入表5-1。

　　表5-1f（Hz）Vo（p-p）五、实验报告

　　从表5-1的实验数据得出振动梁的共振频率。

　　实验十差动变压器的应用——振动测量实验

　　一、实验目的

　　了解差动变压器测量振动的方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱

（二）、信号源、差动变压器传感器、差动变压器模块、音频信号源、相敏检波模块、频率/转速表、振动源、直流稳压电源、虚拟示波器。

三、实验原理

　　差动变压器测量动态参数与测量位移的原理相同，不同的是输出的调制信号要经过检波才能观测到所测的动态参数。

四、实验内容与步骤

　　1．将差动变压器按图10-1安装在振动源上。

　　图10-1

　　图10-2

　　2．将差动变压器的输入输出线连接到差动变压器模块上，并按图10-2接线。

3．从实验台上接入±15V电源到实验箱“直流电源”插座上。

检查接线无误后，开启实验台电源，用虚拟示波器观察音频信号源输出端信号峰－峰值，调整音频信号源幅度旋钮

　　使Up-p=2V。

　　4．用虚拟示波器观察相敏检波器输出，调整传感器连接支架高度，使虚拟示波器显示的波形幅值为最小。

　　5．仔细调节差动变压器模块上的RW1和RW2使相敏检波器输出波形幅值更小，基本为零点。

用手按住振动平台仔细调节移相器和相敏检波器的RW1、RW2，使虚拟示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。

松手，整流波形消失变为一条接近零点线。

　　6．振动源“低频输入”接信号源“低频输出”，调节低频输出幅度旋钮和频率旋钮，使振动平台振荡较为明显。

分别用虚拟示波器软件观察放大器Uo、相敏检波器的Uo及低通滤波器的Uo的波形。

　　7．保持低频信号源的幅度不变，改变振荡频率用虚拟示波器观察低通滤波器的输出，读出峰－峰电压值，记下实验数据，填入下表10－1

　　表10－1

　　f（Hz）Up-p（V）五、实验报告

　　1．根据实验结果作出振动梁的振幅――频率特性曲线，指出自振频率的大致值，并与用应变片测出的结果相比较。

　　2．保持低频信号源频率不变，改变振荡幅度，同样实验可得到振幅与电压峰-峰值Up-p曲线。

六、注意事项

　　低频激振电压幅值不要过大，防止振动梁在共振频率附近因振幅过大而造成振动梁的损坏。

　　实验十八压电式传感器振动实验

　　一、实验目的

　　了解压电式传感器测量振动的原理和方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱、振动源、低频信号源、直流稳压电源、压电传感器模块、移相检波低通模块。

三、实验原理

　　压电式传感器惯性质量块和压电陶瓷片等组成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，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、实验内容与步骤

　　1．把压电传感器安装在振动梁的圆盘上。

　　2．将信号源的“低频输出”接到传感器实验箱的“低频输入”，并按下图18-1

　　接线，合上实验台上电源开关，调节低频调幅到最大、低频调频到适当位置，使振动梁的振幅最大。

　　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，用虚拟示波器观察压电传感器的输出波形Uo。

　　图18-1

　　五、实验报告

　　1．改变低频输出信号的频率，记录振动源不同振幅下压电传感器输出波形的频率和幅值。

　　实验二十一电涡流传感器测量振动实验

　　一、实验目的

　　了解电涡流传感器测量振动的原理与方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱、电涡流传感器、振动源、低频信号源、直流稳压电源、电涡流传感器模块、虚拟示波器。

三、实验原理

　　根据电涡流传感器动态特性和位移特性，选择合适的工作点即可测量振幅。

四、实验内容与步骤

　　1．将铁质被测体平放到振动台面的中心位置，根据图21-1安装电涡流传感器，注意传感器端面与被测体振动台面之间的安装距离在电涡流传感器特性曲线的线形区域内。

　　2．将电涡流传感器的连接线接到模块上标有“

　　”的两端，模块电源用2号导线

　　从实验台上接入+15V电源。

实验模板输出端与虚拟示波器的CH1相连。

将信号源的“低频输出”接到传感器实验箱的“低频输入”端，“低频调频”调到最小位置、“低频调幅”调到最大位置，合上实验台上电源开关。

　　3．调节“低频调频”旋钮，使振动台有微小振动。

从虚拟示波器上观察电涡流实验模块的输出波形。

　　图21-1

　　实验五交流全桥的应用——振动测量实验

　　一、实验目的

　　了解交流全桥测量动态应变参数的原理与方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱，信号源、万用表、应变片传感器模块、虚拟示波器、振动源和应变输出、应变输出专用连接线。

三、实验原理

　　将应变传感器模块电桥的直流电源E换成交流电源E，则构成一个交流全桥，其输出u=E　　，用交流电桥测量交流应变信号时，桥路输出为一调制波。

四、实验内容与步骤

　　1．将实验箱的“应变输出”插座用“应变式”连接线接到“应变传感器实验模块”的黑色插座上。

因振动梁上的四片应变片已组成全桥，引出线为四芯线，因此可直接接到实验模板上的四个插孔上。

四个插孔上对角线插孔的阻值为350Ω左右，若两组对角线阻值均为350Ω左右则接线正确。

　　RR

　　图5-1

　　2．根据图5-1，接好交流电桥调平衡电路及系统，R8、Rw1、C、Rw2为交流电桥调平衡网络。

从实验台上接入±15V直流电源到实验箱“直流电源”插座上。

确保无误后，开启实验台电源开关。

将音频信号源的频率调节到1KHz左右，幅度峰-峰值调节到Vp-p=10V。

　　3．调节Rw1、Rw2使虚拟示波器检测到一条在零点的直线。

　　5．将低频信号源输出接入振动台激励源插孔，调节低频输出幅度和频率使振动台（圆盘）有明显振动。

　　6．低频信号源幅度调节不变，改变低频信号源输出信号的频率。

　　用虚拟示波器读出频率改变时差动放大器输出调制波包络的电压峰－峰值，填入表5-1。

　　表5-1f（Hz）Vo（p-p）五、实验报告

　　从表5-1的实验数据得出振动梁的共振频率。

　　实验十差动变压器的应用——振动测量实验

　　一、实验目的

　　了解差动变压器测量振动的方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱

（二）、信号源、差动变压器传感器、差动变压器模块、音频信号源、相敏检波模块、频率/转速表、振动源、直流稳压电源、虚拟示波器。

三、实验原理

　　差动变压器测量动态参数与测量位移的原理相同，不同的是输出的调制信号要经过检波才能观测到所测的动态参数。

四、实验内容与步骤

　　1．将差动变压器按图10-1安装在振动源上。

　　图10-1

　　图10-2

　　2．将差动变压器的输入输出线连接到差动变压器模块上，并按图10-2接线。

3．从实验台上接入±15V电源到实验箱“直流电源”插座上。

检查接线无误后，开启实验台电源，用虚拟示波器观察音频信号源输出端信号峰－峰值，调整音频信号源幅度旋钮

　　使Up-p=2V。

　　4．用虚拟示波器观察相敏检波器输出，调整传感器连接支架高度，使虚拟示波器显示的波形幅值为最小。

　　5．仔细调节差动变压器模块上的RW1和RW2使相敏检波器输出波形幅值更小，基本为零点。

用手按住振动平台仔细调节移相器和相敏检波器的RW1、RW2，使虚拟示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。

松手，整流波形消失变为一条接近零点线。

　　6．振动源“低频输入”接信号源“低频输出”，调节低频输出幅度旋钮和频率旋钮，使振动平台振荡较为明显。

分别用虚拟示波器软件观察放大器Uo、相敏检波器的Uo及低通滤波器的Uo的波形。

　　7．保持低频信号源的幅度不变，改变振荡频率用虚拟示波器观察低通滤波器的输出，读出峰－峰电压值，记下实验数据，填入下表10－1

　　表10－1

　　f（Hz）Up-p（V）五、实验报告

　　1．根据实验结果作出振动梁的振幅――频率特性曲线，指出自振频率的大致值，并与用应变片测出的结果相比较。

　　2．保持低频信号源频率不变，改变振荡幅度，同样实验可得到振幅与电压峰-峰值Up-p曲线。

六、注意事项

　　低频激振电压幅值不要过大，防止振动梁在共振频率附近因振幅过大而造成振动梁的损坏。

　　实验十八压电式传感器振动实验

　　一、实验目的

　　了解压电式传感器测量振动的原理和方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱、振动源、低频信号源、直流稳压电源、压电传感器模块、移相检波低通模块。

三、实验原理

　　压电式传感器惯性质量块和压电陶瓷片等组成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，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、实验内容与步骤

　　1．把压电传感器安装在振动梁的圆盘上。

　　2．将信号源的“低频输出”接到传感器实验箱的“低频输入”，并按下图18-1

　　接线，合上实验台上电源开关，调节低频调幅到最大、低频调频到适当位置，使振动梁的振幅最大。

　　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，用虚拟示波器观察压电传感器的输出波形Uo。

　　图18-1

　　五、实验报告

　　1．改变低频输出信号的频率，记录振动源不同振幅下压电传感器输出波形的频率和幅值。

　　实验二十一电涡流传感器测量振动实验

　　一、实验目的

　　了解电涡流传感器测量振动的原理与方法。

二、实验仪器

　　传感器实验箱、电涡流传感器、振动源、低频信号源、直流稳压电源、电涡流传感器模块、虚拟示波器。

三、实验原理

　　根据电涡流传感器动态特性和位移特性，选择合适的工作点即可测量振幅。

四、实验内容与步骤

　　1．将铁质被测体平放到振动台面的中心位置，根据图21-1安装电涡流传感器，注意传感器端面与被测体振动台面之间的安装距离在电涡流传感器特性曲线的线形区域内。

　　2．将电涡流传感器的连接线接到模块上标有“

　　”的两端，模块电源用2号导线

　　从实验台上接入+15V电源。

实验模板输出端与虚拟示波器的CH1相连。

将信号源的“低频输出”接到传感器实验箱的“低频输入”端，“低频调频”调到最小位置、“低频调幅”调到最大位置，合上实验台上电源开关。

　　3．调节“低频调频”旋钮，使振动台有微小振动。

从虚拟示波器上观察电涡流实验模块的输出波形。

　　图21-1