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1、机械工程测试技术基础课程实验,主 讲：朱红瑜,河南工业大学机械工程实验教学中心,只有通过足够的实验操作，才能得到应有的实际动手能力培养和更好的掌握书本知识。,实验内容,实验 一 电阻应变片及电桥特性实验 实验 二 电感传感器特性实验实验 三 电容传感器特性实验实验 四 滤波器滤波特性实验实验 五 虚拟仪器控制振动测试实验,1、了解电阻应变片的结构。 2、观察应变效应，掌握应变片的作用。 3、熟悉应变片电桥的各种接法及其输出特性。,实验一 电阻应变片及电桥特性实验,一、实验目的,所需单元及部件 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、应变片、F/V表、主、副电源。旋钮初始位置
2、： 直流稳压电源打到2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。,二、实验原理,箔式应变片是最常用的测力传感元件，它相当于一种应变电阻片，当其受力发生形变时，敏感栅随同变形，电阻值也随之发生相应的变化。人们可通过测量其电阻的变化来反映受力的大小。在使用时，通常把应变片牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生形变时，箔式应变片的敏感栅随同变形，其电阻值发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号进行测量。,应变电阻片的敏感珊模拟,电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出电压为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，当使用一个应变片R 代替一个电阻
3、组成单桥时，电阻的相对变化率E = RR ；使用二个应变片代替两个电阻组成半桥差动状态时，有E = 2 RR ；当使用四个应变片代替四个电阻组成全桥两个差动对工作，且R1R2R3R4R 时，电阻的相对变化率E = 4 RR 。,由此可见，使用的应变片越多，其电阻的变化率越大，电路中某两点电位差变化越大。所以，单桥，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。 本实验是利用应变梁的应变量X 所引起的电位差的改变量V 来反映对应的桥路灵敏度的。 计算公式为 S = V X,设备的特点是把被测体、各传感器、信号激励、处理电路集于一体，组成一个完整的测试系统。可以方便地组成数十种不同的实验，这些实验可分为三大类：
4、静态实验、动态实验和系统实验。,SET-N传感器实验箱简介,传感器安装台,信号源/数据采集/显示仪表,处理电路单元,传感器符号及引线单元,实验箱主要由四部份组成：传感器安装台、信号源/数据采集/显示仪表 、 传感器符号及引线单元、处理电路单元。,安装测微头,所需单元及部件,箔式应变片,螺 旋 测 微 器,称重圆盘,所需单元及部件,数 显 表,所需单元及部件,差放调零,平衡调零,应变片接口1-4,实验电源,实验电源,所需单元及部件,+4V,-4V,WD,+,_,电压表,R,R3,R2,R1,四、实 验 电 路,接数显表,三种桥路的电路比较,五、实验步骤,1、差动放大器调零。2、根据电路图接线，调
5、节电桥平衡。3、在传感器上放上一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值并记录这些数值。4、根据所得结果计算系统灵敏度S。5、保持放大器增益不变，将电路接成半桥电路，进行测量。6、保持放大器增益不变，将电路接成全桥电路，进行测量。7、在同一座标上描出X-Y曲线，比较三种接法的灵敏度。,六、实验数据记录表格,七、注 意事项 1、按实验步骤进行，在对差动放大器调零时，要开启左下角的电源“开” ，调零后关闭。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。 3、为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小差动放大增益，此时差动放大器不必重调零。 4、在更换应变片时应将电源关闭。 5、直流稳压电源4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应；在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。 6、在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作，接全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向。、,八、思考题,1、为什么电阻应变片R1和R3或R2和R4不能作为电桥的相邻两臂构成电桥？ 2、为什么在应用应变片传感器时经常采用半桥或全桥形式？ 3、电阻应变片的灵敏度与哪些因素有关？,
