精选机构运动参数测定与分析实验 doc资料.docx

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精选机构运动参数测定与分析实验doc资料

机构运动参数测定与分析实验

一．实验目的

1.了解用实验法（电测法）测试机械运动参数的基本原理和方法。

2.了解各种传感器在机械量测试中的应用。

3.比较机构的理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析产生差异的原因。

二．实验设备与工具

1.工作机械：

（1）牛头刨床；

（2）曲柄摇杆机构；（3）曲柄滑块机构。

2.各种传感器；

3.各种测试仪器及微机测试系统。

三．实验原理

本实验应用非电量电测法将机械运动量通过传感器转变成电信号，再加以放大与测试，其测试过程如下：

1．线速度测定原理

测量构件的线速度采用电磁式速度传感器，它是由固接在机架上的线圈和与运动构件相连的马蹄形永磁铁构成的。

当构件运动使得磁铁与线圈产生相对运动时，线圈切割磁力线而产生代表构件运动速度的感应电势E。

E=BNV

式中：

B——磁感应强度；

N——瞬时参加切割磁力线的线圈匝数；

V——磁铁相对于线圈的运动速度；

当传感器结构一定时，N、B为常数，E与V成正比例关系，感应电势的变化情况即反映了构件运动速度变化情况。

2．线加速度测定原理

本实验测量线加速度采用了“电阻应变式”和“压电式”两种传感器。

测量时它们都是安装在被测构件上，其基本原理分述如下：

（1）电阻应变式加速度传感器是利用惯性法原理工作的，其原理如图所示。

等强度梁1作为弹性元件，一端固定在基座上，另一端装有惯性块2，在等强度梁两测粘贴有4个电阻应变片（R1-R4），整个系统放置在一个封闭的壳体内，壳体内充满硅油，以得到适当的阻尼。

测量时质量为m的惯性块随被测构件一起以加速度a运动，而产生F=-ma的惯性力，该力使弹性元件发生弯曲变形，从而导致应变片电阻值变化，因为惯性块的质量是一定的，所以电阻值的变化正比于加速度。

把贴在弹性元件两测的4个电阻应变片R1、R2、R3、R4（R1=R2=R3=R4=100Ω）接成电桥，则电桥的输出电压是正比于加速度的。

（2）压电式加速度传感器是采用压电晶体作为变换器的，压电晶体是一种压电材料，这种材料在受到外界压力作用时，可以产生电荷输出。

其结构如图所示。

输出电荷量Q=K·F（式中：

K——晶体压电系数；F——加在晶体上的压力）。

当加在压电晶体上的质量块（质量为m）以加速度a随被测构件运动时，质量块就会产生与加速度成正比的惯性力F作用在压电晶体上，即F=-ma，而Q与F成正比，所以输出电荷量与被测构件的加速度成正比。

但由于其输出电荷量极微，直接用仪表测量无法测出，故需通过电荷放大器放大后才能测量。

电荷放大器相当于一个具有电容负反馈、输入阻抗极高的高增益运算放大器，它可把电荷产生的电场电势转换成电压输出。

3．角速度及角加速度的测量原理：

角速度是用角速度陀螺仪测量的，角速度陀螺仪是一单自由度的陀螺仪（又称速率陀螺仪），角速度陀螺仪安装在被测构件上，由交流机和稳压电源给陀螺供电，角速度陀螺仪将构件的角速度转化成电压信号输出；对角速度信号进行微分，即可得到相应的角加速度信号。

四．实验方法和内容：

1）指导教师对测试原理及方法作必要的说明。

2）检查设备及线路，确认无误后再启动工作机械并接通测量仪器。

3）调节测量仪器（由教师指导），按照计算机程序提示操作计算机，在显示器上分别观察各机构的位移、速度和加速度曲线并打印。

4）比较机构的理论运动规律（由实验室事先备好）和实测机构运动参数曲线的异同。

5）观察结束后按关机程序关闭计算机及有关设备及仪器。

五．思考题

1）用实验法（电测法）分析机构的运动规律有何优点。

2）应从哪些方面对机构运动曲线进行分析，从对运动曲线的分析可得到哪些结论。

3）经过实验观察，分析机构理论运动规律与实际运动情况产生差异的因素有哪些。

实验报告：

自行编写实验报告一份，格式自定。

的M个谱峰位置就可以获得正弦信号的频率估计。

这种方法就称作MultipleSignalClassification，简称MUSIC法。

这个谱函数就叫做MUSIC谱。

ˆ，获得噪声子空间基向量主要有两种方法。

第一种方法是，由观测样本获得自相关函数矩阵Ry对其进行谱分解，得到L-M+1个非主特征向量，并作为噪声子空间基向量的估计。

第二种方法是，对观测数据矩阵奇异值分解，得到非主奇异值对应的左奇异值向量作为噪声子空间基向量的估计。

观测数据矩阵的奇异值分解本文并没有介绍，可以参阅文献[2]。

4.2ESPRIT法ESPRIT的全称为EstimationofSignalParametersviaRotationalInvarianceTechnique，就是利用信号子空间的移不变性估计信号极点。

基本步骤为：

1.估计信号子空间Vs；2.求解方程Vs¯×F=Vs­；3.求F的M个特征值，即为信号极点。

ˆ=[vˆ1,vˆ2,可以取数据矩阵的M个主奇异值对应的左奇异向量作为信号子空间的估计Vs利用最小二乘技术求解方程Vs¯×F=Vs­，得到F的估计ˆM]，,vˆ=Vˆ¯HVˆ¯Fss（）-1ˆ¯HVˆ­Vss（22ˆ的特征值，即可得到M个信号极点。

计算F5总结本文主要介绍了利用矩阵分析中线性子空间理论进行正弦信号参数估计的方法，通过对观测值的自相关矩阵的谱分解得到了信号子空间和噪声子空间，并在此基础上给出了两种信号极点估计方法MUSIC法和ESPRIT法。

利用线性子空间理论估计信号极点的方法还有很多，如线性预测法、前后向平均技术等等。

参考文献[1]王宏禹.现代谱估计[M].南京:

东南大学出版社,1990.[2]肖先赐.现代谱估计[M].哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社,1991[3]史荣昌,魏丰.矩阵分析[M].北京:

北京理工大学出版社,20206

表十一環境檢驗測定機構許可期間管制圖表執行範圍表

檢驗室名稱：

☐空氣檢測類☐水質水量檢測類☐飲用水檢測類☐地下水檢測類

申請檢測類別：

☐廢棄物檢測類☐土壤檢測類☐環境用藥檢測類☐毒性化學物質檢測類

☐其他檢測類（）註：

本表請依檢測類別分頁填寫

申請項目

品管情形檢測方法編號

設置許可期間

第

一

年

第

二

年

第

三

年

第

四

年

第

五

年

第

一

年

第

二

年

第

三

年

第

四

年

第

五

年

第

一

年

第

二

年

第

三

年

第

四

年

第

五

年

方法偵測極限值（單位）

重

複

樣

品

分

析

平均相對差異百分比R

警告上限值（UWL）

管制上限值（UCL）

管制下限值（LCL）=0

查

核

樣

品

分

析

平均測定值（單位）或回收率

警告上限值（UWL）

管制上限值（UCL）

警告下限值（LWL）

管制下限值（LCL）

添

加

樣

品

分

析

平均回收率P

警告上限值（UWL）

管制上限值（UCL）

警告下限值（LWL）

管制下限值（LCL）

填表日期：

填表人：

檢驗室主管：

环境标志产品认证范围

名称

范围

家用制冷器具

500L以下电机驱动压缩式家用电冰箱

无铅车用汽油

点燃式内燃机的燃料

再生纸制品

以废纸生产的再生纸和装饰及建筑材料

无汞镉铅充电电池

各类充电电池

洗涤剂

织物洗涤剂、餐具洗涤剂及工业净洗剂（水基型）

无汞干电池

各类干电池

包装制品

替代不易降解的塑料膜类、袋类包装制品和纸塑复合包装制品

软饮料类

不含乙醇的饮料制品

节能荧光灯

自镇流荧光灯、单端荧光灯、双端荧光灯管和半灯具

节能电子镇流器

独立式电子镇流器

儿童玩具

为14岁以下儿童设计或明显为他们使用的玩具

低噪音洗衣机

额定洗涤容量在8kg（含）以下的洗衣机（包括脱水机）

节能、低噪音房间空气调节器

采用全封闭压缩机、制冷量在14000W以下，以创造室内舒适环境为目的的家用和类似用途的房间空气调节器

节能、低排放燃气灶具

使用城市燃气的灶具、烤箱、烤箱灶和燃气饭锅

卫生杀虫气雾剂

低毒、高效、安全的卫生杀虫气雾剂

低铅陶瓷制品

与饮食接触的各类陶瓷制品，盘、碗、碟等

无氟氯化碳工商用制冷设备

除家用制冷设备和车、船用制冷设备外的各类制冷设备

家用微波炉

额定电压不超过250V的家用微波炉

无石棉建筑制品

各种用其他纤维替代石棉纤维的建筑制品（瓦管板和保温材料）

微型计算机及显示器

电脑主机和显示器

替代卤代烷灭火器

ABC干粉灭火器、AFFF水成膜泡沫液、CO2灭火器、水系灭火器、惰性气体、HFC、HCFC等灭火剂制造的灭火器

粘合剂

室内外建筑装饰装修用粘合剂、木材加工用粘合剂、水基型纸塑复合薄膜用粘合剂、制鞋用和地毯用粘合剂

磷石膏建材产品

以磷石膏为主要原材料生产的各类石膏建材产品

生态纺织品

各类纺织品和各阶段产品如纤维、纱线、辅料等，不含地毯

安全性防虫蛀剂

以樟脑或拟除虫菊酯为原料生产的衣物、书籍类防虫蛀剂产品

低辐射彩色电视机

接受彩色广播电视信号的电视接收机

磁电式防垢水处理器

应用磁、电原理进行水处理，防止水垢产生的产品

人造板及其制品

刨花板、胶合板、纤维板、细木工板、饰面板、竹制人造

板和以速生林为原材料的实木复合地板

非铝质压力炊具

以铁和不锈钢为主体材质制成的各类压力炊具

建筑用塑料管材

替代铸铁管和镀锌管的建筑用塑料管和塑料-金属复合管和管件

静电复印机

采用干法显影、热定影的复制文献和图纸的普通纸静电复印机

消耗臭氧层物质替代产品

替代消耗臭氧层物质的各类产品。

包括制冷剂、发泡剂、抛射剂、清洗溶液、灭火机、灭菌剂等产品

无CFCs泡沫塑料

除一次性发泡餐具外的发泡塑料产品

气雾剂

无CFCs气雾剂产品，不含杀虫气雾剂

再生塑料制品

以废塑料为主要原料生产的再生塑料制品

一次性餐炊具

以生物降解、光生物降解和易于回收材料制成的一次性餐炊具

包装用纤维干燥剂

以改性植物纤维制成的包装用干燥剂

低污染型轻型汽车

以点燃式或压燃式发动机为动力，设计时速不小于50km/h的汽车

飞蝶靶

射击运动中使用的飞碟靶

光动能手表

仅以光动能电池系统驱动的手表

无烟盘式蚊香

以家用卫生杀虫剂、植物性粉末、碳质粉末、粘合剂和着色剂等原料混合制成的无烟盘式蚊香

水性涂料

以水为溶剂或分散介质的涂料及其相关产品

节能门窗

塑料门窗、热断铝合金门窗、木门窗、钢塑共挤窗等节能外门窗

空气净化器

净化室内空气为目标的空气净化器

壁纸

以纸为基材的壁纸

卫生陶瓷

洗面器、坐便器、净身器、洗涤槽、蹲便器、浴缸等卫生陶瓷

干式电力变压器

电压等级为35KV级以下的干式电力变压器（包括自耦变压器）

低污染型摩托车

发动机排量大于50ml，设计车速大于或等于50km/h的两轮和三轮摩托车

机构运动参数测定与分析实验

一．实验目的

3.了解用实验法（电测法）测试机械运动参数的基本原理和方法。

4.了解各种传感器在机械量测试中的应用。

3.比较机构的理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析产生差异的原因。

二．实验设备与工具

1.工作机械：

（1）牛头刨床；

（2）曲柄摇杆机构；（3）曲柄滑块机构。

2.各种传感器；

3.各种测试仪器及微机测试系统。

三．实验原理

本实验应用非电量电测法将机械运动量通过传感器转变成电信号，再加以放大与测试，其测试过程如下：

1．线速度测定原理

测量构件的线速度采用电磁式速度传感器，它是由固接在机架上的线圈和与运动构件相连的马蹄形永磁铁构成的。

当构件运动使得磁铁与线圈产生相对运动时，线圈切割磁力线而产生代表构件运动速度的感应电势E。

E=BNV

式中：

B——磁感应强度；

N——瞬时参加切割磁力线的线圈匝数；

V——磁铁相对于线圈的运动速度；

当传感器结构一定时，N、B为常数，E与V成正比例关系，感应电势的变化情况即反映了构件运动速度变化情况。

2．线加速度测定原理

本实验测量线加速度采用了“电阻应变式”和“压电式”两种传感器。

测量时它们都是安装在被测构件上，其基本原理分述如下：

（1）电阻应变式加速度传感器是利用惯性法原理工作的，其原理如图所示。

等强度梁1作为弹性元件，一端固定在基座上，另一端装有惯性块2，在等强度梁两测粘贴有4个电阻应变片（R1-R4），整个系统放置在一个封闭的壳体内，壳体内充满硅油，以得到适当的阻尼。

测量时质量为m的惯性块随被测构件一起以加速度a运动，而产生F=-ma的惯性力，该力使弹性元件发生弯曲变形，从而导致应变片电阻值变化，因为惯性块的质量是一定的，所以电阻值的变化正比于加速度。

把贴在弹性元件两测的4个电阻应变片R1、R2、R3、R4（R1=R2=R3=R4=100Ω）接成电桥，则电桥的输出电压是正比于加速度的。

（2）压电式加速度传感器是采用压电晶体作为变换器的，压电晶体是一种压电材料，这种材料在受到外界压力作用时，可以产生电荷输出。

其结构如图所示。

输出电荷量Q=K·F（式中：

K——晶体压电系数；F——加在晶体上的压力）。

当加在压电晶体上的质量块（质量为m）以加速度a随被测构件运动时，质量块就会产生与加速度成正比的惯性力F作用在压电晶体上，即F=-ma，而Q与F成正比，所以输出电荷量与被测构件的加速度成正比。

但由于其输出电荷量极微，直接用仪表测量无法测出，故需通过电荷放大器放大后才能测量。

电荷放大器相当于一个具有电容负反馈、输入阻抗极高的高增益运算放大器，它可把电荷产生的电场电势转换成电压输出。

3．角速度及角加速度的测量原理：

角速度是用角速度陀螺仪测量的，角速度陀螺仪是一单自由度的陀螺仪（又称速率陀螺仪），角速度陀螺仪安装在被测构件上，由交流机和稳压电源给陀螺供电，角速度陀螺仪将构件的角速度转化成电压信号输出；对角速度信号进行微分，即可得到相应的角加速度信号。

四．实验方法和内容：

1）指导教师对测试原理及方法作必要的说明。

2）检查设备及线路，确认无误后再启动工作机械并接通测量仪器。

3）调节测量仪器（由教师指导），按照计算机程序提示操作计算机，在显示器上分别观察各机构的位移、速度和加速度曲线并打印。

4）比较机构的理论运动规律（由实验室事先备好）和实测机构运动参数曲线的异同。

5）观察结束后按关机程序关闭计算机及有关设备及仪器。

五．思考题

3）用实验法（电测法）分析机构的运动规律有何优点。

4）应从哪些方面对机构运动曲线进行分析，从对运动曲线的分析可得到哪些结论。

3）经过实验观察，分析机构理论运动规律与实际运动情况产生差异的因素有哪些。

实验报告：

自行编写实验报告一份，格式自定。