机械工程测试技术

机械工程测试技术

（一）

MATLAB仿真实验

院系单位：机 电 工 程 学 院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

机电工程学院测试技术教学组编

2012-6-2

实验一 MATLAB 基本应用

一、实验目的

1、学习MATLAB的基本用法；

2、了解 MATLAB 的目录结构和基本功能。

二、实验内容：

题目1、已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。 参考程序：x=0:0.05:4*pi;

y=sin(x); plot(y)

实验1.1

题目2、 已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。 参考程序：z=0:pi/50:10*pi;

x=sin(z); y=cos(z); plot3(x,y,z) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z')

实验1.2

题目3、已知x的取值范围，用subplot函数绘图。 参考程序：x=0:0.05:7;

y1=sin(x); y2=1.5*cos(x); y3=sin(2*x); y4=5*cos(2*x);

subplot(2,2,1),plot(

机械类

第一节 测试技术概况

第二节 测量的基础知识

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测试技术是测量和实验技术的统称。 工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量是指随时间变化的物理量的测量。

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的用途如图0-1所示。

图0-1

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的一般构成如图0-2所示

图0-24

机械类

第一节 测试技术概况二、测试技术的发展概况1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原理在工程测量中 得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很 大提高。 2.新型传感器的出现 包括新型传感器的出现、传感器性能的提高, 还包括功能的增强、集成 化程度的提高以及小型、微型化等。 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术 发展的重要方面。5

机械类

第一节 测试技术概况三、课程的主要环节和本书概要

测试技术是测量和实验技术的统称。 测试技术是测量和实验技术

第1章 绪论

1 计量、测试、测量的概念。

2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。

第2章 传感器

1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。

2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。

解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。

3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。

电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。

半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。

4 有一电阻应变片，其灵敏度Sg＝2，R＝120 。设工作时其应变为1000 ，问 R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流

表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？

解：根据应变效应表达式 R/R=Sg 得

R=Sg R=2 1000 1

《传感器技术》实验报告

专业： 机械工程 姓名：陈顶柱 年级： 2020级 班级：测控系

学号： 202003701099

武汉科技大学 机械自动化学院

2020年 9月 10日

实验一 测试装置与数据采集设备

一、实验目的

学会应力应变测试装置构建及数据采集设备使用。 二、实验内容

（1）应力、应变、压力测试装置组成；

（2）学习NI-MyDAQ数据采集设备基本功能及使用方法；

（3）学习NI-LabView基本操作方法（搭建数据采集程序、学习滤波组态使用方法）。

1

实验二 电阻应变片的粘贴

一、实验目的

学习金属电阻应变片的粘贴方法。 二、实验内容

（1）熟悉金属电阻应变片的结构，基本参数； （2）熟悉等强度梁标定设备结构；

（3）实践金属电阻应变片的粘贴方法、步骤； 三、实验步骤 （1）仪器设备

电阻应变片、模拟试件、万用表、502胶水、砂纸、医用酒精、镊子、剪刀、导线、电烙铁、焊锡膏、焊锡丝等。 （2）粘贴程序

应变片的粘贴工序主要包括：应变片的检查与筛选，试件表面处理，应变片的粘贴、固化，导线的焊接与固定，防潮处理和质量检查等。

1）应变片的检查与筛选：应变片的选择根据应力测试和传感器精度要求

第一次作业

1、 P126 3-3试举出你所熟悉的5种传感器，并说明它们的变换原理。

2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。分析原理。

解：

3、讨论下图电路采用差动结构后如何：

改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。 re?应变带来的电阻变化

rt?温度带来的电阻变化

解：

第二次作业

1、举例说明传感器采用差动式结构的优点。 解：要举例说明

2、试述电涡流传感器的工作原理。说明如何使用相敏检波电路进行检测及使用相敏检波的优缺点。

解：电涡流传感器是利用电涡流效应原理，将位移等非电量转换为阻抗的变化（或电感的变化，或Q值的变化），从而进行非电量电测的。一个通有交变电流的线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生

电涡流，电涡流也将产生一个新磁场H2， H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生改变。

3、电容传感器有哪些优缺点？ 答：

电容式传感器的优点：

（1）输入能量小而灵敏度高 （2）精度高达0.01%。

（3）动态特性好，适合测量动态参数。 （4）能量损耗小。

（5）结构简单，环境适应性好（高温

一、 填空题（20分，每空1分）

1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。 2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。

3.将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。 4.为了 补偿 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 相邻 桥臂上。

5．调幅信号由载波的 幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。 6．绘制周期信号x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。

7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为 均方值?，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。

8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。

9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和 阶跃响应法。

10.连续信号x(t)与?(t?t0)进行卷积其结果是：x(t)??(t?t0)? x(t?t0)。其几何意义是

机械工程测试技术实验报告

学 号＿＿＿＿＿＿＿＿＿

姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿＿

成 绩＿＿＿＿＿＿＿＿＿

任课教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿

上海大学机电学院测控技术实验中心

2009．12

机械工程测试技术实验报告

第一章 虚拟仪器实验

实验一 设计简单的虚拟仪器

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、思考题

简述使用LabVIEW开发出的虚拟仪器（VI）包括哪几部分及各部分的作用？

实验二 信号的时域及频域分析

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、实验结果记录及分析

1、正弦波的幅值谱特性图形

1

机械工程测试技术实验报告

数据记录：1）时域分析：正弦波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析： 测得频率 f= HZ 幅值A= 幅频谱图：

幅值 频率

频谱的特点：

2、方波的幅值谱特性图形

数据记录：1）时域分析：方波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析：

谐波次数 频率 1 2 3 4

Revision 测试系统组成

第1章 绪论

一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和 显示记录装置三部分组成。

Revision

第1章 绪论

传感器传感器是将被测非电量转换成电量的装置。 简单的传感器：可能只由一个敏感元件组成，例如 测量温度的热电偶传感器。 复杂的传感器：可能包括敏感元件、弹性元件，甚 至交换电路，有些智能传感器还包括微处理器。

Revision

第1章 绪论

中间变换装置根据不同情况有很大的伸缩性。 简单的测试系统：可能完全省略中间变换装置，将传 感器的输出直接进行显示或记录。 大多数测试系统：信号的变换，包括放大、调制和解 调、滤波等。 功能强大的测试系统：还将计算机作为一个中间变换 (装置)环节，以实现诸如波形存储、数据采集、非线 性校正和消除系统误差等功能。 远距离测量系统：还要有数据传输装置。

输出装置：各种指示仪表、记录仪、显示器等。

Revision

第2章 信号分析基础

掌握周期信号、非周期信号的频谱分析； 了解傅立叶变换的特性。1)信号的时域描述：以时间作为独立变量，描述信号幅值 随时间变化的特征。2)信号的频域描述：以频率f 作为横坐标，对复杂信号谐波 进行展开，描述信号的幅值或相位随频率变化的特征。

周期信号 非周

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《机械工程测试技术基础》教学大纲

课程类别：必修课(技术基础课)

适用专业；机械设计制造及其自动化

执行学时：42学时

一、本课程在培养计划中的作用

（一）本课程是一门技术基础课，研究的对象是机械工程动态测试中常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法和测试信号的分析、处理。在本课程中，培养学生正确分析、选用测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需要的基本知识和技能，并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向。

（二）基本要求

1 、从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识：

（1）测试信号的基本特性和分析方法部分，着重建立频谱的概念：掌握信号的强度表述、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及其应用；对数字信号分析作一般了解。

（2）测试装置的静动态特性部分：掌握一、二阶系统的静动态特性的描述及测定方法；按不失真测量的条件，正确选用测试装置。

（3）常用传感器、中间交换电路、记录仪器部分：了解常用传感器、中间交换电路、记录仪器的基本结构、工作原理及性能，能正确进行选择。

（4

思考题与习题

3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p，当p发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。

物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。

3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S0=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此