《機(jī)械工程測試技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

29、ii I 1 1 n U i li 1 I li 111 1 li I li I i I I d 1 1 J l i ii 1 l I U. J 1 n i i p i i i i I I 11111r 1 I I ci I I I I I I n j i |i 1 1 H | 1 1 1 i 1 |i i | 1 1 1 1 | d | 1 d 1 | i U.4 1 li 1 1 P 1 1 1 1 1 II -r 1 1 M 1 1 1 1 r1 1 1 1 1 T co 1 Ii 1 1 H 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1 H 1 1

30、 Um 1 II II ■ 11 I I 1 ■ 1 a ■ I ■ ■ T T T T 1 1111Hl i i i v 111111rli， i 1 i i 1 i i i l li 1 1 li III 1 H 1 li ill l l 1 1 1 1 n l l l 1 l 1 - 1 li 1 1 li 111 1 li 1 li 1 i 1 1 d 1 1 J I i ii 1 I 1 LtlZ, 010 20 30 50 100 200 500 1000 2000 5000 10k 圖3-5、 低通濾波器幅頻特性曲線 0.9 0.8 07 0.6 0.5

31、 □.4 03 0.2 0.1 II 1 n iii i i 1 i I i ii. H Illi ? L JL J. J. L 一」 1 ■ I i_ _ L J V Rill 1 -L 1 J 1 L - 」 1 1 I V n ill i i V Rill 1 1 1 一 1 ? I F Illi ? h III 1 1 q 1 i 1 V Rill 1 H Illi 1 " 1 " il r i ■ r i i 1 r i P Rill 1 7 i i" " r "i ii " ii iiii i l i 1

32、 i I | i 1 H Illi 1 q i p iiii i r -i II l- -i—i— i i i i - ——■ 1 1 1 1 1 1 J 1 ? ■ ―?— J il 1 1 !L -1 J. _ 1 l—— 1 1 1 1 1 - 1 1 L J jL JL 』 J L. 1 1| | 1 jL J J _L N | 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 J 1 1 - 」 a- - L . 1 1 1 1 . 1 J J 1. II N 1 1 1 1 1 i J 1 1 1 I 1 I I 1

33、 1 il ll 1 1 1 1 1 1 I h fl 1 li 1 1 1 ra i i i i i j i i I I i J I i l H |i i i I 1 I I i i 1 i M 1 1 1 i 1 l l I 1 4 i 1 1 H I I 1 1 T " " " " T il 1 1 1 1 1 R I il 1 F T 1 1 I ii I I I i h ■rTiTir????\??"i? " r " Skill i 1 i l T F T T [| I I 1 頻率 Ii 1 i 1 ii 1

34、t 1 I i il i 1 H ol 1 一，*Wd4> = =- - W-— ——i-- 1 1 1 1 1 1 H 1 -4 T T 4- IIII (He) 10 20 30 50 100 200 500 1000 2000 5000 10k 圖3-6、 高通濾波器幅頻特性曲線 1幅頻特性 i 0.9 0.8 07 0.6 0.5 0.4 03 0.2 OJ 0 jr~l 一出|i p Lf FT■一 i p — —r —r —"T-P 1 1 l k| ,> | ^― 1 II 1 II II III 1 II 1 II

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39、實(shí)驗(yàn) 2、 直流全橋的應(yīng)用 --- 電子秤實(shí)驗(yàn) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1、了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋、半橋和全橋的工作原理和 性能。 2、比較單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，了解其特點(diǎn)。 3、了解應(yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定。 三、實(shí)驗(yàn)原理： 電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻 應(yīng)變效應(yīng)。 描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： AR/R= K 式中A R/R為電阻絲電阻相對(duì)變化， K為應(yīng)變靈敏系數(shù) e = A l/l為電阻絲長度相對(duì)變化 金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過 它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(tài)變化

40、，電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電 橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。 對(duì)單臂電橋，只有一只應(yīng)變片作為一個(gè)橋臂，其橋路輸出電壓 Uoi= EK /4 o 不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊就構(gòu)成了半橋橋路，電橋輸 出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出 電壓 Uo2= EK e /2。 全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，?dāng)應(yīng)變片初 始阻值：Ri=R2=R3=R4,其變化值 ARi= AR2=AR3= AR4時(shí)，其橋路輸出 電壓Uo3=KE S。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差 均得到改善。

41、 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ：應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變式傳感器－電子秤、砝碼、 數(shù)顯表、 15V 電源、 4V 電源、萬用表（自備） 。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 ： 1 、根據(jù)圖（ 4－ 1 ）應(yīng)變式傳感器（電子秤）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感 器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的 R1 、 R2、 R3、 R4 。加熱絲也接于模板 上，可用萬用表進(jìn)行測量判別， Ri=R2=R3=R4= 350Q ,加熱絲阻值為 50 Q左右 2、接入模板電源 15V （從主控臺(tái)引入） ，檢查無誤后，合上主控臺(tái)電源開 關(guān)， 3、將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭{(diào)節(jié)增益電位器 RW3 順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差 動(dòng)放大器調(diào)零，方

42、法為將差放的正負(fù)輸入端與地短接，輸出端與主控臺(tái)面板 上數(shù)顯表輸入端 Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器 RW4,使數(shù)顯表顯示為 零（數(shù)顯表的切換開關(guān)打到 2V 檔） 。關(guān)閉主控箱電源（注意：當(dāng) Rw3、 Rw4 2 9 的位置一旦確定，就不能改變。一直到做完實(shí)驗(yàn)為止） 圖4 - 1應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 0 。 加燃器 接主控箱接數(shù)顯表 電源輸出 %地 應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０? RW4 圖4- 2應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖 4、如圖4—2所示，將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)電阻應(yīng)變片 Ri （即模板左上 方的Ri）接入電橋作為一個(gè)橋臂與 R

43、5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7 模塊內(nèi)已接好），接好電橋調(diào)零電位器 Rwi,接上橋路電源土 4V （從主控臺(tái)引 入）。檢查接線無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)。 調(diào)節(jié)Rwi,使數(shù)顯表顯示為零。 5、在電子稱上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼和讀取相應(yīng) 的數(shù)顯表值，直到 200g （或500 g）祛碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 4 — 1, 關(guān)閉電源，取出祛碼。 圖4-3應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖 0 0 加熱器 接主控箱 電源輸出 接數(shù)顯表： Vi地 M 0 3 0 R3O目。 R20 Ha 0 RIQ E- o 6、根據(jù)圖4—3接線。Ri、

44、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意 R2應(yīng)和Ri 受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻 應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接通電源，接入橋路電源 4V,調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電 位器Rwi進(jìn)行橋路調(diào)零，使數(shù)顯表顯示為零。 7、在電子稱上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼和讀取相應(yīng) 的數(shù)顯表值，直到 200g （或500 g）祛碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 4 — 2, 關(guān)閉電源，取出祛碼。（若實(shí)驗(yàn)時(shí)無數(shù)值顯示說明 R2與Ri為相同受力狀態(tài) 應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。） 一 棱主控箱 接主控箱接數(shù)顯表 映R2Q歸0 加 RlQE o _電源輸出 電源輸出

45、 Vi地 圖4-4全橋性能實(shí)驗(yàn)接線圖 8、根據(jù)圖4—4接線。Ri、R2 R3> R+為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，將受力 性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)吔M成全橋， 接通電源，接入橋路電源土 4V , 調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器 Rwi進(jìn)行橋路調(diào)零，使數(shù)顯表顯示為零。 9、在電子稱上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼和讀取相應(yīng) 的數(shù)顯表值，直到 200g （或500 g）祛碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 4 — 3, 關(guān)閉電源，取出祛碼。 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理 1、數(shù)據(jù)記錄見下表 表格4-1單臂測量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值 重量(g) 電壓(m

46、v) 表格4-2半橋測量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值 重量(g) 電壓(mv) 表格4-3全橋測量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值 重量(g) 電壓(mv)  2、數(shù)據(jù)處理 在同一坐標(biāo)系下畫出單臂、半橋、全橋的重量與輸出電壓的關(guān)系曲線 m—V 曲線。如圖4-5 0 1 2 3 4 5 m(g) 圖4-5 直流電橋性能曲線 m-V曲線 (1)根據(jù)圖4-5曲線，計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S= A U/A W

47、( AU輸出電壓變化量, A W重量變化量) S單臂二 S半橋= S全橋= （2）根據(jù)圖4-5曲線，計(jì)算系統(tǒng)非線性誤差 Sfi = Am/yF..s X 100%式中Am 為輸出值（多次測量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差： yF-s滿量程輸出 平均值，此處為 200g （或500g）。 8 fi單臂= 8 fi半橋= 8 fi全橋= 3、分析討論 （1）、根據(jù)單臂、半橋和全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析比 較單臂、半橋、全橋的性能并闡述理由。 （2）、單臂電橋時(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用： （1）正（受拉）應(yīng)變片（2） 負(fù)（受壓）應(yīng)

48、變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。 答案（ ） （3）、半橋測量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在： （1）對(duì) 邊（2）鄰邊。答案（ ） （4）、橋路（差動(dòng)電橋）測量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋?（1）電橋測量原理上 存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。 答案（ ） （5）、全橋測量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（ R1、R3為對(duì)邊）電阻值 R相同時(shí)，即 R1 = R3, R2=R4,而R1WR2時(shí)，是否可以組成全橋： （1）可以（2）不可以。 答案（ （6）、某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如圖 4-6,如何利用這四片電阻應(yīng)

49、變片組成電橋，是否需要外加電阻。試畫出橋 路。 圖4-6應(yīng)變式傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖 3 12 (7) 、 溫度對(duì)應(yīng)變片測試系統(tǒng)有何影響？金屬箔式應(yīng)變片溫度影響有哪些消除方 法？ (8) 、試根據(jù)全橋測量電路及結(jié)果，設(shè)計(jì)一電子秤，要求托盤上放上不同砝碼 數(shù)顯表能顯示不同的重量。說明設(shè)計(jì)原理和步驟。 實(shí)驗(yàn)五 動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1、了解利用交流電橋測量動(dòng)態(tài)應(yīng)變參數(shù)的原理與方法。 2、了解交流全橋在振動(dòng)測量中的應(yīng)用。 三、實(shí)驗(yàn)原理： 對(duì)于交流應(yīng)變信號(hào)用交流電橋

50、測量時(shí)，橋路輸出的波形為一調(diào)制波，不 能直接顯示其應(yīng)變值，只有通過移相檢波和濾波電路后才能得到變化的應(yīng)變 信號(hào)，此信號(hào)可以從示波器或用交流電壓表讀得。 對(duì)懸臂梁輸入一正弦信號(hào)，使其振動(dòng)，改變正弦信號(hào)的幅值，懸臂梁的 振動(dòng)位移發(fā)生變化，交流電橋的輸出電壓也發(fā)生變化，用渦流傳感器測量懸 臂梁的振動(dòng)位移，以振動(dòng)位移為橫坐標(biāo)，電橋輸出電壓為縱坐標(biāo)，做出交流 電橋的性能曲線。 對(duì)懸臂梁輸入一正弦信號(hào)，使其振動(dòng)，改變正弦信號(hào)的頻率，懸臂梁的 振動(dòng)位移和頻率都發(fā)生變化，交流電橋的輸出電壓也發(fā)生變化，以振動(dòng)頻率 為橫坐標(biāo)，振動(dòng)位移為縱坐標(biāo)，做出懸臂梁的振動(dòng)曲線，確定懸臂梁的固有 頻率。

51、三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ： CSY-2000 傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)：音頻振蕩器、低頻振蕩器、振動(dòng)源、 應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⑾嗝魴z波器模板、渦流傳感器，渦流放大模塊，毫 伏表（自備） ，雙綜示波器（自備） 、萬用表（自備） 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、模塊上的傳感器不用，改為振動(dòng)梁的應(yīng)變片，即臺(tái)面上的應(yīng)變輸出。 2、將臺(tái)面三源板上的應(yīng)變插座用連接線插入應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀Ｒ蛘? 動(dòng)梁上的四片應(yīng)變片已組成全橋，引出線為四芯線，因此可直接接入實(shí) 驗(yàn)?zāi)０迕嫔弦崖?lián)成電橋的四個(gè)插孔上。接線時(shí)應(yīng)注意連接線上每個(gè)插頭 的意義，對(duì)角線的阻值為 350 Q ,若二組對(duì)角線阻值均為 350 Q則接法正 確（萬

52、用表測量） 。 3、根據(jù)圖 5－ 1 ，接好交流電橋調(diào)平衡電路及系統(tǒng)， R8、 Rw1、 C、 Rw2 為交 流電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。檢查接線無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，將音頻振 蕩器的頻率調(diào)節(jié)到 1KHz左右，幅度調(diào)節(jié)到10Vp-p （頻率可用數(shù)顯表 Fin 監(jiān)測，幅度用示波器監(jiān)測） 4、如圖 5-2 ，將渦流傳感器裝入振動(dòng)臺(tái)（圓盤）上，并接好渦流放大模塊， 渦流放大模塊的輸出端接毫伏表，調(diào)節(jié)渦流傳感器與振動(dòng)臺(tái)（圓盤）的 位置，使其處于最佳工作點(diǎn)。 （振動(dòng)臺(tái)面為鋁材料） 。 5、將低頻振蕩器輸出接入振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)源插孔，調(diào)低頻輸出幅度，將低頻振 蕩器頻率調(diào)至 8Hz （低頻輸出端接入

53、數(shù)顯單元的 Fin ，把數(shù)顯表的切換開 關(guān)打到頻率檔監(jiān)測低頻頻率） ，使振動(dòng)臺(tái)（圓盤）明顯感到振動(dòng)。 器 Lv&KH/ 接地 加熱器 接至控箱 也源輸出 示波器 L .移相游 V1 5 KHz (Li) Vo 相敏檢波器 低通濾波器 Vo 01 02 J1 V1 ■ D - AC DC 圖5—1應(yīng)變片振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)接線圖 接主控箱電源輸出 O -15V O +15v

54、 6、固定低頻振蕩器頻率鈕旋位置不變，調(diào)節(jié)低頻輸出幅度，用毫伏表記錄 渦流傳感器的輸出電壓值，用示波器讀出幅值改變時(shí)電橋模塊上低通濾 波器輸出Vo的電壓峰一峰值，填入表 5—1。 7、將低頻信號(hào)的幅值和頻率調(diào)至最小，關(guān)閉電源，卸掉渦流傳感器、渦流 放大模塊后，開啟電源。 8、適當(dāng)調(diào)節(jié)低頻振蕩器幅度和頻率，使振動(dòng)臺(tái)明顯振動(dòng)，固定低頻振蕩器 幅度鈕旋位置不變，低頻輸出端接入數(shù)顯單元的 Fin,把數(shù)顯表的切換開 關(guān)打到頻率檔監(jiān)測低頻頻率，調(diào)節(jié)低頻頻率，用示波器讀出頻率改變時(shí) 低通濾波器輸出 Vo的電壓峰—峰值，填入表 5—2。 工作 平臺(tái)

55、 圖5 —2渦流傳感器振動(dòng)測量安裝圖 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理 1、數(shù)據(jù)記錄見下表 表5-1 V渦流(V) Vo(P-P) 振動(dòng)位移 (mm) 表5-2 f(Hz) Vo(P-P) 振動(dòng)位移 (mm) 2、數(shù)據(jù)處理 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果(渦流傳感器的靈敏度，測量材料為鋁)求出振動(dòng) 位移，填入表格5-1中，做出

56、交流全橋性能曲線(交流全橋輸出電壓與位移 的關(guān)系曲線)如圖5-3, V全橋 0 1 2 3 4 5 X(mm) 圖5-3交流全橋性能曲線 X-V曲線 求出交流全橋的靈敏度 S= (2)根據(jù)交流全橋的靈敏度 S,求出懸臂梁在不同頻率下的振動(dòng)位移， 填入 表格5-2中，做出懸臂梁的振動(dòng)位移與振動(dòng)頻率曲線，如圖 5-4。 從曲線中得到懸臂梁的共振頻率為 HZ。 X位移 3、分析討論 1、在交流電橋測量中，對(duì)音頻振蕩器頻率和被測梁振動(dòng)頻率之間有什么要 求？

57、 2、請(qǐng)歸納直流電橋和交流電橋的特點(diǎn)? 病變片 懸瞥梁 激振器 小結(jié): 電阻應(yīng)變式傳感器從 1938年開始使用到目前，仍然是當(dāng)前稱重測力的主要 工具，電阻應(yīng)變式傳感器最高精度可達(dá)萬分之一甚至更高，電阻應(yīng)變片、絲, 除直接用以測量機(jī)械、儀器及工程結(jié)構(gòu)等的應(yīng)變外，主要是與種種形式的彈性 體相配合，組成各種傳感器和測試系統(tǒng)。如稱重、壓力、扭矩、位移、加速度 等傳感器，常見的應(yīng)用場合如各種商用電子稱、皮帶稱、吊鉤稱、高爐配料系 統(tǒng)、汽車衡、軌道衡等。 附移相器和相敏檢波器電路原理圖 4 9

58、 -15V Q 圖5 —6移相器電路原理圖 圖5—7相敏檢波器的電路原理圖 實(shí)驗(yàn)六梁的固有頻率測定實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、了解構(gòu)件正弦激振實(shí)驗(yàn)的基本方法。 2、了解壓電傳感器測量振動(dòng)的原理和方法。 3、了解構(gòu)件一階固有頻率的測定方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 CSY2000型傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)：振動(dòng)臺(tái)、低頻信號(hào)發(fā)生器， 電磁 激振器，直流電源，壓電傳感器、檢波、移相、低通濾波器模板、壓電式傳 感器實(shí)

59、驗(yàn)?zāi)０?。毫伏表，雙蹤示波器。 三、實(shí)驗(yàn)原理 具有粘性阻尼單自由度系統(tǒng)，強(qiáng)迫振動(dòng)下的基本關(guān)系 運(yùn)動(dòng)微分方程式 mx(t) cx(t) kx(t) = f (t) 對(duì)正弦激振法 f(t)=F sin t 則有：mx(t) cx⑴ kx(t)= F sin t 該微分方程的年t定解為： x(t)= x sin( t ) 2 — =-arctg -n— 2 、2 1- 上 【切n ) K 十八C 十八『 一 COn=一 系統(tǒng)固有頻率， , 系統(tǒng)阻尼率 m . 2km 以:為參數(shù)得7 — 6和中一s的關(guān)系分別如圖6-1所示: 從圖可知，在 8=GOn

60、附近X出現(xiàn)峰值，^ = ~~,當(dāng)頻率有微小 2 增減時(shí)，振幅X都有明顯減小，這稱共振現(xiàn)象。通過正弦激勵(lì)法作出梁 的X— 3曲線，振幅峰值較大的點(diǎn)即為梁的一階固有頻率。 在共振點(diǎn)前后相位發(fā)生急劇變化，當(dāng)阻尼率 = 0時(shí)，理論上振幅 值等于無窮大。當(dāng) 之增加時(shí)，振幅峰值明顯減小。所以， 亡可根據(jù)頻響 曲線按下式近似求得： 巴,其中也切見圖6-2: X(oj) 圖6-2 阻尼比求法 壓電式傳感器由慣性質(zhì)量塊和受壓的壓電片等組成。 （觀察實(shí)驗(yàn)用壓電加 速度計(jì)結(jié)構(gòu)）工作時(shí)傳感器感受與試件相同頻率的振動(dòng)，質(zhì)量塊便有正比于加 速度的交變力作用在晶片上，由于壓電效應(yīng)，壓電晶片

61、上產(chǎn)生正比于運(yùn)動(dòng)加速 度的表面電荷，經(jīng)電荷放大器放大轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、按圖6-3連接測試系統(tǒng) 本物胤M 解K輕握刑一皿 ，目， ? ■- 圖6-3梁的固有頻率測試系統(tǒng)圖 低頻信號(hào)發(fā)生器輸出接振動(dòng)源，壓電加速度計(jì)的輸出接電荷放大模塊，電荷放 大模塊的輸出接毫伏表。壓電放大模塊電路圖如圖 6-4。 2、接通儀器電源，逐漸加大低頻信號(hào)源的輸出，使得毫伏表的輸出電壓約為 10mv。 3、由低向高逐漸改變信號(hào)發(fā)生器的頻率（注意在各頻率下，稍停一會(huì)兒，以 便構(gòu)件進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，并記下毫伏表相應(yīng)的電壓值（正比于振動(dòng)幅值） 。記入 表格6-1。 a、頻率

62、范圍為 2HZ—20HZ。 b、每次頻率間隔，視電壓變化而定，示值變化緩慢頻率間隔可大，示 值變化急劇時(shí)，應(yīng)縮小間隔。 c、當(dāng)f超過8HZ時(shí)，為便于讀數(shù)，應(yīng)將毫伏表電壓檔置于 30mv檔。 d、在第一階峰值處，要仔細(xì)掃頻，找出振幅（電壓）最大的頻率，可 近似作為一階的固有頻率。 11 接主控箱電源輸出 接低通濾波器 圖6-4 電荷放大模塊接線圖 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理： 1、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格 6-1。 2、作出梁的頻響曲線。見圖 6-5: fi二( 3、由頻響曲線確定梁的一階固有頻率為： )Hz , 表格6-1 : 激振頻率 f (HZ)

63、2 4 5 6 7 8 9 振幅X ( mv) 激振頻率 f (HZ) 10 11 12 13 14 15 16 振幅X ( mv) 激振頻率 f (HZ) 17 18 19 20 振幅X ( mv) 頻率 (Hz) 6 7 S 9 10 12 14 16 1g 20 圖6-5 梁的頻響曲線 實(shí)驗(yàn)七 傳感器應(yīng)用 轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、 了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。 2、 了解磁電式測量轉(zhuǎn)速的原理。 3、 了解光電轉(zhuǎn)速

64、傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。 4、 比較各種轉(zhuǎn)度測量的優(yōu)缺點(diǎn)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的 能力。 2、 實(shí)驗(yàn)儀器 CSY— 2000 型傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、磁電式速度 傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器、直流源＋ 5V 、轉(zhuǎn)動(dòng)源 2－ 24V 、轉(zhuǎn)動(dòng)源單元、數(shù) 顯單元的轉(zhuǎn)速顯示部分。 3、 實(shí)驗(yàn)原理 1、對(duì)于霍爾傳感器，利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式： Uh=KhIB,當(dāng)被測圓盤上裝 上 N 只磁性體時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化 N 次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻 率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn) 速。 2、對(duì)于磁電傳感器，基于電磁感應(yīng)

65、原理， N 匝線圈所在磁場的磁通變化 時(shí)，線圈中感應(yīng)電勢發(fā)生變化， 因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入 N 個(gè)磁棒時(shí)，每轉(zhuǎn)一周線圈 感應(yīng)電勢產(chǎn)生 N 次的變化，通過放大、整形和計(jì)數(shù)等電路即可以測量轉(zhuǎn)速。 3、對(duì)于光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型 的，傳感器端部有發(fā)光管和光電池，發(fā)光管發(fā)出的光源在轉(zhuǎn)盤上反射后由光電 池接受轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤上有相間的 16 個(gè)間隔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速 及黑白間隔數(shù)有關(guān)的脈沖，將電脈計(jì)數(shù)處理即可得到轉(zhuǎn)速值。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、根據(jù)圖7-1,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上，探頭對(duì)準(zhǔn)反射面內(nèi) 的磁鋼。 霍爾.磁電.光電VX 電機(jī)轉(zhuǎn)

66、 圖5 —4霍爾、光電、磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖 2、將5V直流源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源端（ 1號(hào)接線端）。 3、將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（2號(hào)接線端）插入數(shù)顯單元 Fin端，3號(hào)接線 端接地。 4、將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的+ 2V —24V轉(zhuǎn)速電源接入三源板的轉(zhuǎn)動(dòng)電源插孔中。合 上主控箱電開關(guān)，使轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。 5、將數(shù)顯單元上的開關(guān)撥到轉(zhuǎn)速檔。調(diào)節(jié)電壓（每隔 2V）,使轉(zhuǎn)動(dòng)速度變 化，用電壓表記錄電壓值，觀察數(shù)顯表轉(zhuǎn)速顯示的變化，并記錄電壓值 和轉(zhuǎn)速值。 6、關(guān)閉電源，根據(jù)圖 7-1,將磁電轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上，探頭對(duì) 準(zhǔn)反射面內(nèi)的磁鋼。 7、啟動(dòng)電源，重復(fù)步驟 2, 3, 4, 5。 8、關(guān)閉電源，根據(jù)圖 7-1,將光電轉(zhuǎn)速傳感器裝于傳感器支架上 9、啟動(dòng)電源，重復(fù)步驟 2, 3, 4, 5。 四、數(shù)據(jù)記錄及處理 1、數(shù)據(jù)記錄見表格 7-1 電壓（V） 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 轉(zhuǎn)速rpm （霍爾）