工程测试技术试验报告

1、 实验名称力传感器标定及称重实验实验成绩指导教师系（院）机械工程学院班级学号学生姓名1、 实验目的通过本实验了解和掌握力传感器的测量原理和方法。2、 实验仪器和设备1、DRVI可重组虚拟实验开发平台 1套2、蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2）1套3、开关电源（LDY-A）1套4、称重台 1个三、实验原理电阻应变计是利用物体线性长度发生变形时其阻值会发生改变的原理制成的，其电阻丝一般用康铜材料，它具有高稳定性及良好的温度、蠕变补偿性能。测量电路普遍采用惠斯通电桥（如图1.1所示），利用的是欧姆定律，测试输出量是电压差。 图1.1 惠斯通电桥本实验采用的电阻应变计采用的是惠斯通全桥电路，当物料加

2、到载物台后，4个应变片会发生变形，产生电压输出，经采样后送到计算机由DRVI快速可重组虚拟仪器平台软件处理。因为电桥在生产时有一些误差，不可能保证每一个电桥的电阻阻值和斜率保持一致。所以，传感器在使用之前必须要经过线性校正，这是由于计算机得到的是经过采样后的数字量，与真实质量之间是一种线性关系，需要由标定来得到这个关系。 图1 .2力传感器实物在实验中采用的力传感器是LYB-5-A型应变力传感器具有精度高、复现性好的特点。其外形见图1.2。需要特别强调的是：由于力传感器的过载能力有限（150%），所以，在实际使用过程中应尽量避免用力压传感器的头部或冲击传感器。否则，极易导致传感器因过载而损坏！

3、 实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名四、实验步骤及内容1、将称重台的传感器输入线与试验台上对应的借口相连。2、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVI工具栏和快捷键工具条中启动“DRVI微型Web服务器”和“内置的Web服务器”，开始监听8600和8500端口。3、打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的"DRVI局域网服务器检测&qu

4、ot;，在弹出的对话框中输入服务器IP地址，点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。4、在DRVI软件平台打开WEB版实验指导书，在试验中选择“力传感器标定及称重”实验，按实验原理和要求设计该实验。5、选择附录中该实验脚本文件“服务器端”的链接，将参考的实验脚本文件贴入DRVI软件平台。6、首先进行传感器的标定：用标准砝码测定k,b值，取两个点（即分别用两个不同的砝码），计算出k,b的值作为标定结果。7、标定完毕，即可进行物体测量，按照实验要求，改变放在载物台上的标准砝码，观察分析计算结果。五、实验数据整理砝码组合（g）测量值误差2019.65740

5、.34350+2069.65960.340100+50149.6220.378200199.5470.453200+100299.2150.785200+150348.9871.013500498.3101.690六、思考题1、整理实验结果分析测量误差。答：实测数据与理论数据有一定的误差，由于测量仪器造成的，这误差是不可消除的。时间简史53特别制作实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名2、 应用于称重的传感器还有哪些？简述其工作原理。答：光栅式称重传感器、码盘式称重传感器、电磁式称重传感器、电容式称重传感器。光栅式：利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号，利用光电管，转换电路和

6、显示仪表，即可计算出已过的莫尔条纹数量，测出光栅转动角的大小，从而确定和读出被测物理量。码盘式：加在承重台上的被测物通过传力杠杆使表盘轴旋转时，码盘也随之转过一定角度。光电池将透过码盘接受光信号并转换成电信号，然后由电路进行数字处理，最后显示器上显示出代表被测质量的数字。电磁力式：它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作。电容式：它利用电容器振荡电路的振荡频率与基板间距的正比关系工作。实验名称磁电传感器转速测量实验实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名1. 实验目的1. 通过本实验了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法。2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。2、 实验仪器和设备

7、1. 计算机 1台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 并口数据采集仪（DRDAQ-EPP2） 1台4. 开关电源（DRDY-A） 1台5. 磁电转速传感器（DRCD-12-A） 1套6. 转子/振动实验台（DRZZS-A）/(DRZD-A) 1 台三. 实验原理 传感器由线圈与磁铁组成，彼此不作相对运动，由运动着物体（导磁材料）来改变磁路磁阻，而引起磁力线增强或减弱，使线圈产生感应电动势。磁电转速传感器的结构原理如图2.1所示。此传感器是由永久磁铁及缠绕其上的线圈组成。当齿轮旋转时，齿的凹凸引起磁阻变化，使磁通量变化，在线圈中感应出交流电动势，其频率等于齿轮的齿数和转速乘积，用来测

8、量旋转部件的转速。图2.1 DRCD-12-A磁电转速传感器结构原理图四、 实验设计原理图2.2 DRCD-12-A磁电转速传感器原理图实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名5、 实验步骤1、将磁电传感器安装在转子试验台上专用的传感器架上，使其探头对准测速用15齿齿轮的中部，调节探头与齿顶的距离，使测试距离为1mm。图3为DRZZS-A型多功能转子试验台传感器安装位置示意图，其中1号位置即为磁电转速传感器安装位置。 2、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪

9、之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVI工具栏和快捷键工具条中启动“DRVI微型Web服务器”和“内置的Web服务器”，开始监听8600和8500端口。 3、打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的"DRVI局域网服务器检测"，在弹出的对话框中输入服务器IP地址，点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。4、在DRVI软件平台打开WEB版实验指导书，在试验中选择“磁电传感器转速测量”实验，按实验原理和要求设计该实验。5、启动转子实验台，调节转速旋钮使电机达到某一

10、稳定转速，点击面板中的“开关”按钮进行测量，观察并记录测量的转速值，调整传感器的位置，同时观察检测到的转速波形和传感器位置之间的关系，并分析由此带来的测量误差。6、调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量，观察并记录测量结果。六、转速测量结果实验名称光电传感器转速测量实验实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名一. 实验目的1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。二. 实验原理 直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。 由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一

11、般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。图3.1说明了这四种形式的工作方式。图3.1 光电传感器的工作方式 直射式光电转速传感器的结构见图3.2。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数

12、等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即 n=f/N式中：n - 转速 f - 脉冲频率 N - 圆盘开孔数。 图3.2直射式光电转速传感器的结构图实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名 反射式光电传感器的工作原理见图3.3，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率

13、f，就可知道转速n。 n=f。 如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。 图3.3 反射式光电转速传感器的结构图三. 实验仪器和设备1. 计算机 n台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 并口数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1台4. 开关电源（LDY-A） 1台5. 光电转速传感器（LHYF-12-A） 1套6. 转子/振动实验台（LZS-A）/(LZD-A) 1 台四. 实验步骤及内容 1、 光电传感器转速测量实验结构示意图如图3.4所示，按图示结构连接实验设备，其中光电转速传感器接入数据采集仪5通道。 图3.4 转速测量实验结

14、构示意图实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名 2、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVI工具栏和快捷键工具条中启动“DRVI微型Web服务器”和“内置的Web服务器”，开始监听8600和8500端口。 3、打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的"DRVI局域网服务器检测"，在弹出的对话框中输入服务器IP地址，点击“发送”按钮

15、，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。4、在DRVI软件平台打开WEB版实验指导书，在试验中选择“磁电传感器转速测量”实验，按实验原理和要求设计该实验。5、 在电机转子侧面上贴上反光纸，将光电传感器探头对准反光纸，调节传感器后面的灵敏度旋钮至传感器对反光纸敏感，对其它部位不敏感，然后启动实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速。 6、设定合适的门限值，点击面板中的"开关"按钮进行测量，观察并记录测量的转速值，调整传感器的位置，同时观察检测到的转速波形和传感器位置之间的关系，并分析由此带来的测量误差。 7、调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测

16、量。五、实验结果六、 思考题1. 转速测量还可以采用其它那些传感器进行？答：还可以采用激光传感器、磁电传感器、电涡流传感器。2. 采用光电传感器测量转速的精度如何，怎样保证测量的准确性？答：精度很高；旋转部件安装多个反光片，这样会取得较好的测量结果。实验名称悬臂梁固有频率测量实验实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名一. 实验目的 1 掌握用瞬态激振方式，进行机械阻抗测试的仪器组合及使用方法。 2 了解瞬态激振时的数据处理方法。 3 测出悬臂梁的固有频率和阻尼比。二.实验原理瞬态信号可以用三种方式产生，分述如下：一是快速正弦扫频法。将正弦信号发生器产生的正弦信号，在幅值保持不变的条件下，由低

17、频很快地连续变化到高频。从频谱上看，该情况下，信号的频谱已不具备单一正弦信号的特性，而是在一定的频率范围内接近随机信号。二是脉冲激励。用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间，越小则频率范围越大。三是阶跃激励。在拟定的激振点处，用一根刚度大、重量轻的弦经过力传感器对待测结构施加张力，使其产生初始变形，然后突然切断张力弦，相当于给该结构施加一个负的阶跃激振力。用脉冲锤进行脉冲激振是一种用得较多的瞬态激振方法，它所需要的设备较少，信号发生器、功率放大器、激振器等都可以不要，并且可以在更接近于实际工作的条件下来测定试件的机械阻抗。3. 实验仪器和设备1.

18、0; 悬臂梁实验台（LXBL-A）  1套2.  加速度传感器（YD-37）  1套3.  加速度传感器变送器（LBS-12-A）  1台4.  蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2）  1台5.  开关电源（LDY-A）  1套6.  脉冲锤  1只7.  5芯对等线  1条4. 实验步骤1.  启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，启动

19、DRVI内置的“Web服务器功能”，开始监听8500端口。实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名 2.  启动DRVI中的“悬臂梁固有频率测量”实验脚本，然后设定数据采集仪的工作模式为外触发采样，同时设置触发电平(如800)和预触发点数（如20），然后点击“运行”按钮启动采样过程（由于采用外触发采样方式，此时处于等待状态）。    3.  用脉冲锤敲击悬臂梁，产生脉冲激振。敲击的力幅要适当，着力点要准确，迅速脱开。如检测不到冲击振动信号，则适当修改采集仪中的预触发电平，然后点击面板中的“开始”按钮再次进行测量，此时

20、，信号分析窗口中应显示出悬臂梁受瞬态激励后输出的信号波形。    4.  移动光标至基频的峰值点，读出该处的频率值X和谱高Y，再移动光标，测处该基频处谱峰的谱宽。五. 实验设计原理图图4.3 悬臂梁实验台设计原理示意图6、 悬臂梁的幅频特性图 实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名七、 思考题1 脉冲激振的特点是什么？脉冲激振还可以用于那些方面？答：瞬间释放能量大，冲击大；还可用于小型物体固有频率的测量激振。 2 对于大型工件如车床床身、汽轮机轴等能否采用脉冲锤激振？答：不能。因为小的脉冲冲锤无法激振大型工件。大的脉冲锤易破坏工件的精

21、度，故无法使用。3 在实际的工作测试中，怎样消除环境带来的低频或高频振动的影响？答：可以在DRVI的“悬臂梁固有频率测量”的实验脚本中通过设置触发电信号来设置接收频率。实验名称声传感器噪声测量实验实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名一、实验目的1. 掌握声压级的测量方法。2. 掌握噪声的测量方法。二. 实验原理声音是大气压上的压强波动，这个压强波动的大小简称为声压，以p表示，其单位是Pa（帕）。从刚刚可以听到的声音到人们不堪忍受的声音，声压相差数百万倍。显然用声压表达各种不同大小的声音实属不太方便，同时考虑了人耳对声音强弱反应的对数特性，用对数方法将声压分为百十个等级，称为声压级。声压级的

22、定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB（分贝）。其表达式为： 式中，p为声压，是参考声压，它是人耳刚刚可以听到的声音。值得注意的是两个声压级或多个声压级相加不是dB的简单算术相加，是按照对数的运算规律相加。实际测量中，除了被测声源产生噪声外，还有其它噪声存在，这种噪声叫作背景噪声。背景噪声会影响到测量的准确性，需要对结果进行修正。初略的修正方法是：先不开启被测声源测量背景噪声，然后再开启声源测量，若两者之差为3dB，应在测量值中减去3dB，才是被测声源的声压级；若两者之差为45dB，减去数应为2dB；若两者之差为69dB，减去数应为1dB；当两者之差大于10dB时，背景噪声可

23、以忽略。但如果两者之差小于3dB，那么最好是采取措施降低背景噪声后再测量，否则测量结果无效。测量环境中风、气流、磁场、振动、温度、湿度等因素都会给测量结果带来影响。特别是风和气流的影响。当存在这些影响时，应使用防风罩或鼻锥等测量附件来减少影响。三.实验仪器和设备   1. 计算机 n台2. DRVI可重组虚拟实验开发平台 1套3. 蓝津数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1套4. 开关电源（LDY-A） 1套5. 声传感器 1套实验名称实验成绩指导教师系（院）班级学号学生姓名四、实验步骤1. 噪声测量实验结构示意图如图5.1所示，按图示结构连接设备。图5.1 噪声测量实验结构示意图2、 启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源