现代测试技术实验指导中英文

第二部分 实验部分实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验了式的电。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这应，的：R/R=式中DR/为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，e=l/l为电丝长相对变化金属式应变片是通光、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电相力出压UO1Ee/4。C实C-13块式砝码、15V、4V万。C器很模输应变验完桥板及如：感传的部成单、路图：C4上作螺旋固，外：1图2-1式传器中已块的R、2R3R4丝于可表R1=2=3=4=5，加热为0Ω。应片 托盘引线 弹体固圈限丝模块固丝 加丝 应片图21 应感示图2从CGB上CB将C块节电位器R1节再零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的压端，节零器R，使示压到2V闭实源。3．将C模的中片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、接（67内连电位器R从CB验图2所接后上挂节R1，为CGQ-013 应变传感器验模块接-4V热 R1 R2 R3 R4 R5R8C1RWRWR6 R7R1 R2接+4V+15V GN -15VCGQ-001 差动放大电实验模块U1 AV1 R3 R5R1Vo1 R8Vo2R1 U1 AR7 U AV2U1

R2R4 R6AR1 R2

接电压表R9图2-2 单电验图4．在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码应表到200g砝果填入表21。表2单臂负量值重g）电v）5根表2灵度S=u/W（Du变化量；W重量变化量）计算线性误差：d1=Dm/yFS×10%，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满输平处为0g。单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用（1）正（受拉）应2（压3）、。实验二 金属箔式应变片—半桥性能实验比单的特。不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏线到阻，其电压2=EKe/2。同。1安验实2差动零。2图2-3R2为C13上的应变意R2和R1相将相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥±4桥器R1进行调，步骤3同中4验表1-2计灵敏度S=u/W，非性差d2。验无明2与R力更一。CGQ-013 应变传验模块接-4V热 R1 R2 R3 R4 R5R8C1RWRWR6 R7R1 R2接+4V+15V GN -15VCGQ-001 差动放实验模块U1A AV1 R3 R5R1Vo1 R8Vo2R1 U1C AR7 U2 AR2 接电压表V2U1B

R4 R6AR1 R2

R9图2-3 半实线图表2半桥与载值重g）电v）1桥时片受态阻片电放）对（）边。2差桥测存线差是1桥原理存线2应应应线（零是为。实验三 金属箔式应变片—全桥性能实验了量优。全路将应，不邻变初1==R34化值1===4时压Uo3=Ke度比高，误。同。1．同验。2根图2接验同验果入表23非。表2-3全加载值重g）电v1组13对值R同时即R=R，R=R4，而1≠是1）可以（。2．某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组F FR3 R1 R3 R1R4 R2 R4 R2F F图24应变传圆周应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电?CGQ-01 应变传器实模块接-4V加热 R1 R2 R3 R4 R5R8C1RWRWR6 R7R1 R2接+4V+15V GND -15VCGQ-00 差动放电路验模块U1 AV1 R3 R5R1Vo1 R8Vo2R1 U1 AR7 U AV2U1

R2R4 R6AR1 R2

接电压表R9图2 全线图实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应。根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。阐述理由（注意：实验一中器。实验五 金属箔式应变片的温度影响实验了应试。电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝的温度系数，应变栅线膨胀系数与弹性体（或被测试件）的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此当温度变化时，在被测体受力状态输变。C实C-13块式砝码±V电±4V5V电（贴在部）1．实结。2将2g加砝读数Uo1。3．将5V源热插分钟表示后数oto1为温度变化的影响。计算这一温度变化产生的相对误差Ud=Uot−U1´100%Uot 。1．变温方？2．器否？实验六 差动变压器的性实验了压作。差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化，使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电另应只同名动映被。C实器测线示频、()。电器模接由运差电大路板示：图32 与变接图1．图3-变实上。2在图-2线频从CB中的V子荡频为45z用CB档F幅度使输出幅度为峰-峰值pp2V（可用示波器监测：X轴为0.2s/ivY轴C1为1dv2为20v/dv判线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外的为图3-2接铁左动时，观察示波器中显示的初级线圈波形、次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级线圈波V频号Vp=2V波同明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判确。3．旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰-峰值Vp-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，则另一移从p-p开，隔0m从示出压Vp-p值表4-从Vp反位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相。表3差动移ΔX输电压Vp-p数表X（）VpV）

−← 0m →+Vpp最小4中输最器的电。表31出opp-X曲程为±13m敏度非。1压如1z幅值？压受？2．变器的。实验七 电容式传感器的移特性实验了传构。利用平板电容C=A/d和其他结构的关系式通过相应的结构和可择e、d三参个变，而只改其中参数则可以有谷物度（e变、测微小位d位A容。电、4电容块测压表压。芯片荡器方，桥充放处输比板及如：1．图3将电感。2．将电容传感器连线插入电容传感器实验模块，实验线路见图41的C1、2图。3．器验端o与电元i接（箱i2节中位。4、将动）压与背器。5、，与筒1重记电，将至2重，值应反值节。6入±15V头极置，每隔02移X输入表41。表4 电位值X（）V（）7．表4计统度S和性误差df。试用e的变物度构叙述计虑？+15V GND -15VCGQ-004 电容实验模块+12VCX1R1R1 8 4 C3 C473L2D2D1 555

U R4 VoR2 6 L1 CX2 C5R2 R3 A2 1 5 接电表C1 C2 R5Ti R2图4-1 电传位验图实验八 直流激励时霍尔传感器的位移特性实验了传理。根势UH=I尔磁场时就可进测量。由知尔电势大小制流I和磁度H为,它料与。三C霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±V、±15表。霍与块单便放大零成感器电感器的不线路板上还有专门的保护电路。脚如右：C1．器图3-1装实接线图5-1。+15V GN -15VCGQ-005 霍尔感器实验块R2R2R1R2 R3激励 R1 C1 U1 Vo电 R4 A压R3 R5 表R6-4VTi R1 R2 R3图5-1 直激霍感移接图2尔磁节使零若放。3方动0.5m个，直似将表6。表5-1霍尔传感器位移实验数据X（）V（）作出X线同和误。本尔移映？实验九 电涡流传感器位移特性实验了传量特。通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关以移。C电块感、电微圆。电器作频，当被距感振荡频率变化，通过f-V换测。面板图：被体电传器 模块 测架 测微头图61 器示图1．图6-1器。2．结，圈。3感输模有T1插孔中荡个。4端圆为体。5．输端o与表端相量程选压20V。6．用连接导线从GQ04B接入+5V直流电源到模块上标有+5V。7微圈部启C04B，记读后隔0.5m读一个到乎变为果表61。表6电涡移X数据X（）V（）+15V GNCGQ-007 电流实验块+15VR3Ti La LbR1 L1LR4T1

R9LaC3R2 C1 R5 L C2C4Lb

D1 L2 R6 T2 VoC5 C6 R7 R8接电压表图62 器实图8．表6数出曲线出区域及量为13、5m灵度可拟线。1涡程±5m的何感？2．用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据使用量程器？实验十 被测体材质对电流传感器的特性影响实验了被料能。涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的有性。除相另小。1．传感器安装与实验九相同，将原铁圆片换成铝和铜圆片。2重实进为圆移特分表62和表63表6被测移出据X（）V（）表6 被圆电数据X（）V（）4．表6和表6-3别为1m和3时的灵敏性线。5．和实进。当被测体为非金属材料时，如何利用电涡流传感器进行测试？实验十一 光纤传感器的位移特性实验了移的。本导模纤成Y型光纤，探头为半圆分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端，即探，它测体相距X光源发出光通纤传到端部射出后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量，而光电转换器转换的电压量大小与距X用。光、8光纤块电微头±15V。C8验纤外发对入器到导当头面距变外到的生从电压纤的线其照：其路下：1．图7安位传入上的座其管D电管T。光移 传器

反面 模块 测架测头光换座图7-1 光传安意图2．模输端o表图7。+15V GND -15VCGQ-008 纤传器验模块AAA+AAAD TR1R6U1 T1R2 R5U2AR3D C1

R9VoR8U2B接电表R4R1 R7 R10纤座 R1 R2 GND R2 R11-15V图7-2光纤感移接图3．，探接。4验块±15V源上控将1旋置调R2使。5转微离每隔0.5m读表，将表71。表7-1 光位感出与数据X（）V（）6根表7的据分器位计算在程1敏性。光感移有？实验十二 Cu50温度传感器的测温特性实验了解C50特。在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻测ºC1º的。：1．围，线系Rt=0(1+t)2．高a4.×10/ºC3．格宜C4温G-09温器验E型、Cu50热电直源。CGQ-009温度传感器实验模块可对Cu50、Pt100、K型热电偶、E型电D的大度传感实。K型偶表断热，应一需仪度是S0）。E型电用通E，应一需仪度是S4）。C0传调用Cu热5摄阻值应54姆不阻。Pt100传感器调试：用万用表测量Pt100热电阻，其中蓝线与黑线短接，35摄氏度时阻值应在113欧姆左右，外界温度不同，阻。A590感25下D90传感CC（5V蓝K电。测K电阻上电压应在3V左右（理论为2.98V）。C1仪型温仪作说”（见本定已毕。2．将C7温度源模块上的2V加热输入接线柱与C板的输。3将C7温“却入C-02B连“源和C中“2-24连接源到温。4将块C7温的中。将仪数Sn为0或E型Sn为4偶自插箱板C02B感正极关应。5．50热电阻热端插入温度源的另一个插孔中，尾部红色，验的a见图81插入b端a端接源2b端与动的1一相桥路和大端2。+15V GND -15V接+2VAAAAa c V1 AAAACu50 Rt R4b dR1

R7 R9R5U2U1C Vo1R2

Vo2接压表R1 R2 R3R6V2 R8 R10R1 U1B R2 R3图8-1Cu50热电温性验6．开C-2B实挂及C4温源设定为40ºC在40C时录压读数定为40ºCnΔ 议Δt5n1……10，每隔1数温数填入表81。表8Cu0实据TC）V（）在流N温之好的线性关系，因此就有温敏二极管，若有兴趣可以利用开关二极管敏在400C度性然集成温度传感器相同区间的温度特性进行比较，从线性看温度传感器温管。实验十三 Pt10热电阻测温特性实验了解P1度与。利用导体电阻随温度变化的特性。热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最关用铂在0-7ºC以内阻t与度t的为：Rt=(1+t+)R0系为0ºC热阻验01C，3021-3B=5015×107ºC2,铂电阻现是三线连接，其中一端接两要消的。C-04度-009度感/E电偶00流。1．①、+15V GN -15V接+2Va c

AAAAV1 AAAAR7 R9R5Rt R4 U2bdU1CVo1

Vo21 R2接电表R1 R2 R3R6V2 R8 R10R1 U1B R2 R3图8-2 Pt100热阻特验2±15V电节Rw2某将1和接并节R3使o2。3将P00根“的cd上万用出P0三线短接d端样与R2341组电种。4．点c与直源2主，调R使桥即端d中温下输。5.将d到1中到2图82。6值4º将t00头温，开制在40ºC时下设定温为40Δ t议Δt5ºn10，隔1读出数电度表82。表8Pt00阻据（C）V（）6．表8-2误。如温精？附分表温度(ºC) -50 0 50 100 150 200 300 400 500 600 800 1200 1400 1600测量件E热 0 3.04 6.3 9.8()电K偶 0 2.02 4.0 6.3()

1341 21.038.3 1