工程测试技术实验指导书.docx
《工程测试技术实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程测试技术实验指导书.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
工程测试技术实验指导书
工程测试技术实验
实验一电桥加减特性
、实验目的：
1.熟悉各种方式的组桥方法。
2.通过实验，验证电桥加减特性和补偿特性。
3.对不同方式组桥得出的输岀值进行比较并分析误差。
、实验原理：
当电桥四臂分别产生电阻变化为△Ri>△Rs、ARs>时，电桥的电压输岀为
1•电桥的输出与电阻变化或应变变化的符号有关（的符号：
拉为“+”压为“一”）
即
对臂同号相加，对臂异号相减；
邻臂异号相加，邻臂同号相减。
2.电桥的输出与桥臂系数n有关。
△U二山Kn
4
当一臂工作（受力）时，n二1；当两臂工作时，n二2；当四臂工作时，n二4。
提高桥
臂系数可增大电桥输出。
三、实验装置及仪器：
1.等强度梁
2.静态电阻应变仪
四、实验要求：
本实验是进行实测所必须熟练掌握的最基本的技能训练，要求人人动手、动脑，独立思考，操作完成。
五、实验步骤：
1.检查仪器情况（见静态电阻应变仪使用方法）。
2.一切无误后开始组桥。
分别按下列方式组桥，然后仪器调平衡（见静态电阻应变仪使用方法）后加载，将数据填入表格。
每次组桥后都要重复以上步骤。
（1）半桥接法，单臂工作。
即应变片R1受力，应变片R2作温度补偿片。
（见①）
3.实验数据
、组桥方式记录
单臂
工作
两臂工作
四臂工作
邻臂同号
邻臂异号
对臂同号
对臂异号
四臂异号
加载重量
（kg）
0.5
1
0.5
1
0.5
1
0.5
1
0.5
1
0.5
1
输出卩
桥臂系数（实测值，取小数点后三
位）
1
4.结果分析
（2）全桥接法，两臂工作。
即两片应变片作温度补偿片。
（见②）
（3）全桥接法，两臂工作。
即两片应变片作温度补偿片。
（见③）
（4）全桥接法，两臂工作。
即两片应变片温度补偿片。
（见④）
（5）
法，两臂工作。
即两片应变片Rl、R3对臂异号受力,
Rl、R2邻臂同号受力，两应变片
R3.R4
Rl、R2邻臂异号受力，两应变片
R3、R4
Rl、R3对臂同号受力，两应变片
R2、R4作
两应变片
全桥接
R2、R4
作温度补偿片。
（见⑤）
（6）全桥接法，四臂工作。
既四片应变片四臂异号受力。
（见⑥）
D
（1）结合电桥输出公式及实验原理，解释实验结果，得出结论。
（2）分析实验数据误差及原因。
六、思考题：
1.直流电桥的平衡条件是什么?
2.为了增大电桥的输出，可以采取哪些组桥措施？
3.用组桥方式（6）获得的测试结果是否是梁的实际应变值？
若要获得该值，应该如何处理数据?
4•心得体会
实验二梁的振动测试
实验目的：
1.了解激振、测振系统的基本组成及使用。
2.以简支梁为对象，掌握用比较法测振动频率，用共振法测固有频率以及振动参数的测试方法。
2.实验原理：
振动测试是机械工程中最常见的测试工作，振动传感器及仪器种类繁多。
现以压电式加速度计作为接触式传感器的典型，用以测量简支梁的振动。
系统方框图如下：
利用共振法可测出系统的固有频率：
当信号发生器发出的激振频率与系统的固有频率相同时，系统振
幅为最大。
此时，信号发生器上的频率指示即为系统的固有频率。
实验仪器及装置
1.简支梁振动实验台
2.精密信号发生器
3.功率放大器
4•激振器
5.加速度计
6.电荷放大器
7.示波器
4.实验步骤：
1.将激振、测振系统连接、调试好。
2.由信号发生器发岀的一个正弦信号，从示波器屏幕上得出振动加速度a（或振动速
度、位移）、频率，并记录数据。
3•调节标准信号发生器的频率，到示波器屏幕上出现椭圆为止。
此时，标准信号发生
4.由信号发生器发出的一个正弦信号，当该信号的频率与简支梁的固有频率相同时，将发生共振现象。
此时，可从示波器屏幕上读出振动加速度的最大值加,并记录数据。
从
信号发生器的频率指示上读出简支梁的固有频率。
此时，也可调节标准信号发生器的频率，
到示波器屏幕上出现椭圆为止，标准信号发生器上的频率指示即为系统的固有频率fn,并
记录数据，
振动电压值
u（V）
振动加速度
a0
振动频率
f（HZ）
共振电压值
Un（V）
共振加速度
&n（）
共振频率fn（HZ）
5•作系统的幅频特性曲线，纵坐标为系统的输出与输入幅值之比（B/A）,横坐标为
振动频率与固有频率之比（f/fn）0
6.实验数据
振动频率f
（HZ）
固有频率fn
（HZ）
频率比f/fn
输入电压A
（V）
输出电压B
（V）
幅值比
B/A
20
22
21
26
28
30
32
fn
1
1
34
36
38
40
12
44
46
5.思考题：
1•叙述压电式传感器的工作原理。
2.叙述系统幅频特性的定义；总结该系统的特点。
3•实验中存在的问题及心得体会。
实验三扭矩标定
实验目的：
1.通过实验，掌握扭矩标定常用的方法一模拟小轴标定法。
2.建立扭矩标定曲线，确定扭矩标尺，写出扭矩标定方程。
实验原理
测试系统方框图
■+1靑中
rfa朋——
*本・13由*挿'
尢裁承沾豪
£
模拟标疋小轴
M・
做一个比实测轴直径小Q倍、材质相同的小轴。
在小轴上贴片，要求应变片性能、贝占
片工艺、组桥方法、测量仪器以及导线等，均与实测轴的测试条件完全一样，然后将小轴
放在加载支架上，加载并做出标定曲线。
对模拟小轴施加己知扭矩M标,得标二型标・
0.2d
M
测
对实测轴为
测二3
0.2D3
式中：
标与测小轴与大轴贴片处的剪切应力；
d与D——小轴与大轴贴片处直径。
1.当两轴的测试条件、输出值（光点高度）相同时，则表示两轴产生的剪切应力相等
M
M标Jg
0.2d3=0.2D3
M测二M标（D）3
实际应用上式时，模拟小轴的扭矩标定曲线可作为实测大轴的扭矩标定曲线，只是将
M标乘以（D/d）彳即为M测。
2.当两轴的输出值（光点高度）不相同时，可根据模拟小轴的扭矩标定曲线得出扭矩
标定系数（标尺）Kmo
M标
Km=（N•m/mm）（取小数点后三
八、
扭矩标定方程
M、,
测二Km,$m（）（N•m）
d
式中：
S标一标定扭矩的光点高度（mm）
Sm—实测扭矩的光点高度（mm）
3.实验装置及仪器：
1•模拟小轴装置
2.动态电阻应变仪
3.光线示波器或数据采集系统
四•实验要求：
木实验是实测前重要的准备工作，要求从组桥、仪器联接到平衡调试、加载记录，每个步骤都做到正
确操作，认真完成，数据准确。
五•实验步骤：
1.弄清模拟小轴上的应变片粘贴位置和方向（小轴直径d=30mm），正确判断应力状“态。
2.将小轴上四个应变片以全桥形式正确接入电桥盒。
3.按照动态电阻应变仪，光线示波器或数据采集系统的使用说明，将仪器联接好、调试好。
4.对小轴加卸载（轴的力臂长1米），拍摄、记录。
将标定扭矩的光点高度用尺子量好填入实验数
据表内。
5.根据记录数据建立扭矩标定曲线，纵坐标为模拟小轴标定扭矩M标（N・m），横坐
标为标定扭矩的光点高度S标（mm），并求出扭矩标定系数忆=（N•m/mm）（取S标
D3
小数点后三位），写出扭矩标定方程：
M测二K.-Sm（）3（N-m），并将Km•d的数
值代入扭矩标定方程（其中S’D未知）。
6.实验数据
光高（荷载，'•“）“方式
0
9.8
19.6
29.4
39.2
加载
卸载
6.思考题：
1•测轴的扭矩时，为什么要在与轴线成45方向贴片？
2.若扭矩的标定系数为你本次实验所得，已知被测轴直径矩的光点90mm,光线示波器实测扭高度为45mm,求被测轴的扭矩。
3.实验中存在的问题及心得体会。
实验四动态应变测量
一、实验目的：
1.掌握动态应变测量系统的基本组成及使用。
2.以悬臂梁为对象，掌握应变、频率、周期、阻尼比的测试方法。
二、实验原理：
当悬臂梁的端部获得一外力时，梁便产生上、下振动。
贴在梁上的应变片的阻值也会相应地产生变
化，经电阻应变仪放大后，由光线示波器或数据采集系统记录下这个按正弦规律变化的信号，其周期、频率与悬臂梁应变（应力）的变化周期、频率相一致，应变（应力）的大小可通过有关比值得出。
测试系统方框图
三、实验疣置及仪器:
△1
光线示波器
輪出-
WRT.IBMXIX
二Ci'
或数据采集系统
H
1.动态应变梁
2.动态电阻应变仪
3.光线示波器或数据采集系统
四、实验要求；
木实验是一个综合性实验。
要求从组桥、仪器联接及使用，到标定、记录及整理实验数据，每个步骤
都清楚，会操作，并正确得出测试结果。
五、实验步骤；
1.将动态应变梁上的一枚工作片与补偿块上的一枚温度补偿片，以半桥形式接到电桥
盒上。
2.按照动态电阻应变仪、光线示波器或数据采集系统的使用说明，将仪器联接、调试好。
3.先用动态电阻应变仪进行应变标定，然后用手给动态应变梁加一外力，使其产生振
动，并用光线示波器或数据采集系统记录波形。
4.实验数据
标定应变
标二200
标定光咼
h标二」f
2
标定系数
标
KD二-
取大振幅
Hi=
H2=
振动周期
1
T=—=
f
最大应变
h二Kb-Hi
振动频率
1
f==
T
1Hi
阻尼比丄In-二
2H2
六、思考题：
1.实验所得的振动波形是什么形式的振动？
实验所得的振动频率是否是动态应变梁的固有频率？
为什么？
2.获取动态信号的频率有哪些方法？
试比较我们做过的两种动态（振动）信号测试方法的特点。
3.实验中存在的问题及心得体会。
升级会员 