機械工程測試技術基礎實驗報告學 院 工學院、職業技術教育學院 班 級 機械設計制造及其自動化 xxx班姓 名 xxx xxxx 學 號 xxxxxxx xxx 實驗一 金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX、XXX成績1、實驗目的與要求比較單臂電橋與半橋、全橋的不同性能，了解單臂電橋的工作原理和性能。（1） 觀察金屬箔式應變片的形狀及布置，思考其測量應變的工作原理和性能；（2） 觀察電橋電路的組成，特別是單臂電路，思考其特點和測量原理；（3）通過5只砝碼的增減，了解金屬箔式應變片單臂電橋測量重量的工作原理和性能，并測得單臂電橋的輸出，做出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差，并比較與半橋和全橋電路的不同性能。2、實驗步驟（1）抬起加力機構，將應變力傳感器通過專用線接主控臺相應插孔，通用放大器（2）的S5開關置相應位并按下應變式傳感器R1 、R2、R3開關將四片應變片接成全橋，先不要給傳感器加載，將通用放大器（2）的Rw1、Rw3順時調至調最大，抬起S15開關，調Rw5及Rw2使第一級儀表專用放大器輸出Vo3為零。壓下S15開關接入第二級反相放大器, 調Rw4使Vo4（Vo）為零；（2）在托盤上放5只砝碼給傳感器加載，逐步調小Rw3至數顯電壓表指示5V，整個過程Rw1、 Rw2、Rw4不要動；（3）取下5只砝碼，如數顯電壓表指示不為零，再調Rw4使Vo4（Vo）為零；（4）重復上面第（2）步；（5）取下5只砝碼，數顯電壓表指示應為零；（6）抬起應變式傳感器R2、R3開關，將應變式傳感器接成單臂電橋，調Rw5使數顯電壓表指示為零，務必保持Rw1、Rw2、Rw3、Rw4不變；3、記錄與分析（1）每加1只砝碼（共8只），記下電壓表讀數，填入下表；(這里記每個砝碼100g)重量（g）0100200300400500600700800電壓（mv）010203040607080904、實驗結果（1）作出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差；從V-G曲線可以看出，重量和電壓幾乎成線性增長關系。靈敏度S V=90-0=90mV G=800gS=V/G=90/800=0.1125非線性誤差非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =60-40=20mV=20/ 90x100%=22.22%（2）與半橋、全橋作一對比，有何關系？單臂電路的靈敏度是半橋電路的1/2，全橋電路的1/4單臂電路的非線性誤差比半橋、全橋大。即測量精準度要稍差一些。實驗二 金屬箔式應變片半橋電橋性能實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求比較半橋電橋與單臂、全橋的不同性能，了解半橋電橋的工作原理和性能。（1）觀察電橋電路的組成，特別是半橋電路與單臂電路有何不同，思考其特點和測量原理；（2）通過5只砝碼的增減，了解金屬箔式應變片單臂電橋測量重量的工作原理和性能，并測得半橋電橋的輸出，做出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差，并比較與單臂和全橋電路的不同性能。2、實驗步驟（1）抬起加力機構，將應變力傳感器通過專用線接主控臺相應插孔，通用放大器（2）的S5開關置相應位并按下應變式傳感器R1、R2、R3開關將四片應變片接成全橋，先不要給傳感器加載，將通用放大器（2）的Rw1、Rw3順時調至調最大，抬起S15開關，調Rw5及Rw2使第一級儀表專用放大器輸出Vo3為零。壓下S15開關接入第二級反相放大器, 調Rw4使Vo4（Vo）為零；（2）在托盤上放5只砝碼給傳感器加載，逐步調小Rw3至數顯電壓表指示5V，整個過程Rw1、 Rw2、Rw4不要動；（3）取下5只砝碼，如數顯電壓表指示不為零，再調Rw4使Vo4（Vo）為零；（4）重復上面第（2）步；（5）取下5只砝碼，數顯電壓表指示應為零；（6）抬起應變式傳感器R2開關，將應變式傳感器接成半橋電橋，調Rw5使數顯電壓表指示為零，務必保持Rw1、Rw2、Rw3、Rw4不變；3、記錄與分析（1）每加1只砝碼（共8只），記下電壓表讀數，填入下表；(這里記每個砝碼100g)重量（g）0100200300400500600700800電壓（mv）0205070901201401601804、實驗結果（1）作出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差；從V-G曲線可以看出，重量和電壓幾乎成線性增長關系。靈敏度S V=180-0=180mV G=800gS=V/G=180/800=0.225非線性誤差非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =30mV=30/ 180x100%=16.67%（2）與單臂、全橋作一對比，有何關系？半橋電路的靈敏度是單臂電路的2倍，全橋電路的1/2。半橋電路的非線性誤差比單臂小，比全橋大。即測量精準度介于兩種之間。實驗三 金屬箔式應變片全橋電橋性能實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求比較全橋電橋與單臂、半橋的不同性能，了解全橋電橋的工作原理和性能。（1） 觀察電橋電路的組成，特別是全橋電路與單臂電路、半橋電路的不同，思考其特點和測量原理；（2）通過5只砝碼的增減，了解金屬箔式應變片單臂電橋測量重量的工作原理和性能，并測得全橋電橋的輸出，做出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差，并比較與單臂和全橋電路的不同性能。2、實驗步驟（1）抬起加力機構，將應變力傳感器通過專用線接主控臺相應插孔，通用放大器（2）的S5開關置相應位并按下應變式傳感器R1 、R2、R3開關將四片應變片接成全橋，先不要給傳感器加載，將通用放大器（2）的Rw1、Rw3順時調至調最大，抬起S15開關，調Rw5及Rw2使第一級儀表專用放大器輸出Vo3為零。壓下S15開關接入第二級反相放大器, 調Rw4使Vo4（Vo）為零；（2）在托盤上放5只砝碼給傳感器加載，逐步調小Rw3至數顯電壓表指示5V，整個過程Rw1、 Rw2、Rw4不要動；（3）取下5只砝碼，如數顯電壓表指示不為零，再調Rw4使Vo4（Vo）為零；（4）重復上面第（2）步；（5）取下5只砝碼，數顯電壓表指示應為零；3、記錄與分析（1）每加1只砝碼，記下電壓表讀數，填入下表；(這里記每個砝碼100g)重量（g）0100200300400500600700800電壓（mv）030801201702202603103504、實驗結果（1）作出V-G曲線，計算靈敏度S和非線性誤差；從V-G曲線可以看出，重量和電壓幾乎成線性增長關系。靈敏度S V=350-0=350mV G=800gS=V/G=350/800=0.4375非線性誤差非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =50mV=50/ 350x100%=14.29%（2）與單臂和半橋作一對比，有何關系？全橋電路的靈敏度是單臂電路的4倍，半橋電路的2倍。全橋電路的非線性誤差比單臂和半橋要小。即測量更精準。實驗四 電渦流傳感器位移特性實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性。（1）觀察電渦流傳感器及其測量電路的組成，思考其特點和測量原理；（2）通過調節測微頭，了解電渦流傳感器測量位移的工作原理和特性，測得測量電路的輸出，做出V-X曲線，計算線性起點X0、線性范圍、靈敏度S和非線性誤差。2、實驗步驟（1）在直線位移執行器圓盤右邊靠外邊的支架安裝上測微頭。測微頭旋在20mm處，并頂住直線位移執行器圓盤，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（2）如作過實驗七，實驗八應取下直線位移執行器圓盤上吸附的圓形磁鋼；（3）將電渦流傳感器安裝在直線位移執行器右邊靠里邊的支架上。傳感器引線插入相應插座中，探頭對準并貼近直線位移執行器圓盤上的小圓片，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；圖1 電渦流傳感器測量系統4電渦流傳感器測量系統面板上的wR1調至最大。如圖1；3、記錄與分析（1）向里旋轉測微頭，每轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，直到數字電壓表讀數不變，并填入下表；位移/mm0.511.522.533.544.55電壓/v0.471.151.752.272.693.023.303.523.703.854、實驗結果作出V-X曲線，計算（1）線性起點X0；(2) 線性范圍； (3)靈敏度S和非線性誤差V-X曲線如下圖所示:（1）線性起點X0；由線性趨勢線y=1.1151x+0.0037得X0=-0.0033（2） 線性范圍； 線性范圍大概為位移X 0.5，2.5mm（3）靈敏度S和非線性誤差靈敏度S V=3.85-0.47=3.38V X=4.5mmS=V/X=3.38/4.5=0.75非線性誤差 非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =0.68V=0.68/3.38x100%=20.12%實驗五 差動變壓器（電感式）位移傳感器特性實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求了解差動變壓器的工作原理和特性。（1）觀察差動變壓器及其測量電路的組成，思考其特點和測量原理；（2）通過調節測微頭，了解差動變壓器測量位移的工作原理和特性，測得測量電路的輸出，做出V-X曲線，計算兩個方向的線性范圍、靈敏度S、非線性誤差。2、實驗步驟（1）如作過實驗七，實驗八應取下直線位移執行器圓盤上吸附的圓形磁鋼；（2）將差動變壓器傳感器安裝在直線位移執行器右邊靠里的支架上。傳感器引線插入相應插座中，探頭對準并頂住直線位移執行器圓盤上的小圓片，向左移動傳感器使測量桿回縮至桿上黑圈對準傳感器側壁（零點），擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（3）直線位移執行器圓盤右邊靠外的支架安裝上測微頭。測微頭旋在20mm，并頂住直線位移執行器圓盤，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（4）將差動變壓器特性/測量系統中的“特性/測量”開關置“特性”位，在“特性”輸出口接數字電壓表，如下圖；3、記錄與分析（1）向里旋轉測微頭，每次轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，（至少10次）并填入下表；位移/mm0.511.522.533.544.55電壓（v）0.790.911.031.151.261.381.501.621.741.85（2）測微頭旋回10mm處，向外旋轉測微頭，每次轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，（至少10次）并填入下表；4、實驗結果作出V-X曲線，計算（1）線性范圍；向里旋轉測微頭，線性范圍大概為位移X 0.5，5mm（2）靈敏度S；靈敏度S V=1.85-0.79=1.06V X=4.5mmS=V/X=1.06/4.5=0.2356（3）非線性誤差。非線性誤差 非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =0.12V=0.12/1.06x100%=11.32%實驗六 電容式位移傳感器特性實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求了解電容式傳感器的結構及其特點。（1）觀察電容式傳感器及其測量電路的組成，思考其特點和測量原理；（2）通過調節測微頭，了解電容式傳感器測量位移的工作原理和特性，測得測量電路的輸出，作出V-X曲線，計算兩個方向的線性范圍、靈敏度S、非線性誤差。2、實驗步驟（1）直線位移執行器圓盤右邊靠外的支架安裝上測微頭。測微頭旋在20mm處，并頂住直線位移執行器圓盤，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（2）測微頭旋至10mm處；（3）將連接桿插入直線位移執行器右邊靠里的支架內，電容位移傳感器安裝在連接桿上，傳感器引線插入相應插座中， 探頭對準并頂住直線位移執行器圓盤上的小圓片，移動連接桿使測量桿回縮至桿上白圈對準傳感器側壁（零點），擰緊測量架頂部的固定鏍釘；圖 電容式位移傳感器測量系統（4）電容傳感器測量系統中的“特性/測量”開關置“測量”位，在“測量”輸出口接數字電壓表，如圖；（5）將放大器增益調到適中位，調零位使數字電壓表為零； 3、記錄與分析（1）向里旋轉測微頭，每次轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，（至少10次）并填入下表；位移/mm0.511.522.533.544.55電壓（v）0.451.873.264.576.37.718.9310.0811.4412.86（2）測微頭旋回10mm處，向外旋轉測微頭，每次轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，（至少10次）并填入上表；4、實驗結果作出V-X曲線，計算（1）線性范圍；線性范圍大概為位移X 0.5，5mm（2）靈敏度S；靈敏度S V=12.86-0.45=12.41V X=4.5mmS=V/X=12.41/4.5=2.76（3）非線性誤差非線性誤差 非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =1.73V=1.73/12.41x100%=13.94%實驗七 霍爾式位移傳感器特性實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求了解霍爾式位移傳感器原理與特性。（1）觀察霍爾式傳感器及其測量電路的組成，思考其特點和測量原理；（2）通過調節測微頭，了解霍爾式傳感器測量位移的工作原理和特性，測得測量電路的輸出，作出V-X曲線，計算線性起點X0 、線性范圍 、靈敏度S和非線性誤差。2、實驗步驟（1）在直線位移控制模塊上的圓盤右邊靠外邊的支架安裝上測微頭。測微頭旋在20mm處，并頂住直線位移執行器圓盤，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（2）在直線位移控制模塊上圓盤上的小圓片上吸附一圓形磁鋼, 紅面向外；（3）將霍爾傳感器安裝在直線位移執行器右邊靠里邊的支架上?；魻杺鞲衅饕€插入相應插座中，探頭對準并貼近小圓片上的圓形磁鋼，擰緊測量架頂部的固定鏍釘；（4）通用放大器（2）的S5開關置相應位，Rw1、 Rw3順時調至調最大，抬起S15開關調節Rw2使第一級儀表專用放大器輸出Vo3為零。壓下S15開關接入第二級反相放大器， 調Rw4使Vo4（Vo）為零。用手給直線位移執行器圓盤一個較大位移直到數字電壓讀數不變，逐步調節Rw3至適當位(Vo4（Vo）約5V )，整個過程Rw1、Rw2、Rw4不要動；圖 霍爾式傳感器通用放大器II（5）直線位移執行器圓盤復位；3、記錄與分析（1）向里旋轉測微頭，每轉動0.2mm或0.5mm記下數字電壓表讀數，直到數字電壓表讀數不變，并填入下表（也可用特性實驗PC數據采集軟件操作）；位移/mm0.511.522.533.544.555.5電壓/v0.090.190.30.420.530.620.70.760.80.830.854、實驗結果作出V-X曲線，計算（1）線性起點X0 由線性趨勢線y=0.2088x-0.0039 得X0=0.0187(2) 線性范圍 線性范圍為0.5,3(3)靈敏度S和非線性誤差靈敏度S V=0.85-0.09=0.76V X=5mmS=V/X=0.76/5=0.152非線性誤差 非線性誤差=最大誤差/量程Vmax =0.12V=0.12/0.76x100%=15.79實驗八 霍爾式轉速傳感器測速實驗班級機械132姓名XXX學號XXX實驗日期2015/12同組成員XXX XXX成績1、實驗目的與要求了解霍爾轉速傳感器的應用。（1）觀察霍爾式轉速傳感器及其測量電路的組成，思考其特點和測量原理；（2）調節手動調節電位器使電機旋轉，待轉速穩定后轉速/記下頻率表讀數，思考霍爾傳感器是如何測速的。2、實驗步驟（1）根據圖5-4，將霍爾轉速傳感器裝于轉動源的傳感器調節支架上，探頭對準轉盤內的磁鋼約2-3 mm。引線插入相應插座；（2）霍爾轉速傳感器輸出（轉速信號輸出fo）端, 接入轉速/頻率表（轉速檔）；（3）將控制方式按鈕抬起，使他出于手動控制狀態；（4）調節手動調節電位器使電機旋轉，待轉速穩定后轉速/記下頻率表讀數。建議：隔250轉/分記錄一次。3、記錄與分析 實驗實際操作如上圖所示，按照霍爾式轉速傳感