機(jī)設(shè)1101機(jī)械工程測(cè)量與試驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2012版+-+副本+(9)+-+副本+-+副本+-+副本+-+副本+-+副本

1、機(jī)械工程測(cè)量技術(shù)與試驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 二0一二年十月一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)1 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實(shí)驗(yàn)2 交流全橋組成的電子秤二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明: 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)本指導(dǎo)書(shū)，并復(fù)習(xí)教材有關(guān)內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)課做好充分準(zhǔn)備，課后要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并交指導(dǎo)教師批閱。 三、實(shí)驗(yàn)開(kāi)出時(shí)間：日期班 級(jí)批次項(xiàng) 目 名 稱地 點(diǎn)周次星期節(jié)次實(shí) 際 時(shí) 間備注3月24日機(jī)設(shè)11011三種橋路30561（1-2）（8：00-9：30）3月24日機(jī)設(shè)11012三種橋路30561（5-6）（14：00-15：30）4月7日機(jī)設(shè)11011電子秤30581（1-2）（8：00-9：30）4月7日

2、機(jī)設(shè)11012電子秤30581（5-6）（14：00-15：30）實(shí)驗(yàn)1 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較（一） 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)。2. 測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。3. 比較各橋路間的輸出關(guān)系。（二）、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明箔式應(yīng)變片及半橋單臂直流電橋、半橋雙臂直流電橋、全橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件受力發(fā)生變形，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。 電橋電路是最常見(jiàn)的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，即： 1、半橋單臂

3、工作電橋 此時(shí)其中： 為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。 橋路中為箔式應(yīng)變片，為直流調(diào)平衡電位器，為電橋中的固定電阻。直流激勵(lì)電源為4V。 2、半橋雙臂工作電橋 此時(shí)，其中 ：為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。3、四臂（全橋）工作電橋 此時(shí)，其中：為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。 由此可見(jiàn)，采用四臂工作的電橋能獲得線性輸出，同時(shí)它的輸出電壓為半橋單臂工作電橋輸出電壓的四倍，為半橋雙臂工作電橋輸出電壓的二倍。（三）、實(shí)驗(yàn)所需部件： 直流穩(wěn)壓電源（4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、懸臂梁、稱重砝碼、電壓表。（四）、實(shí)驗(yàn)步驟：1、預(yù)熱：確認(rèn)接線無(wú)誤后開(kāi)啟儀器電源,并預(yù)熱數(shù)分鐘。2、調(diào)零

4、：先將差動(dòng)放大器增益置最小的位置（逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底），然后緩慢調(diào)整電橋電位器,使測(cè)試系統(tǒng)輸出接近零；再將差動(dòng)放大器增益逐步往上調(diào)大至中間位置（不要調(diào)至最大位置），緩慢調(diào)整電橋電位器,使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。3、加載：在懸臂梁上依次放上砝碼，依次記錄差動(dòng)放大器輸出電壓值。（五）、注意事項(xiàng)：1、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。 2、接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3、穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路。（六）、思考題1、使用儀器的名稱是什么？?jī)x器上有哪些傳感器？2、在實(shí)驗(yàn)

5、的各種組橋方式中，計(jì)算并判斷哪種組橋方式的靈敏度(靈敏度S=V/W，V輸出電壓平均變化量，W重量變化量)最高？實(shí)驗(yàn)2 交流全橋組成的電子秤（一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解交流激勵(lì)的四臂應(yīng)變電橋的原理；1、 掌握交流激勵(lì)的四臂應(yīng)變電橋的實(shí)際應(yīng)用。（二）、實(shí)驗(yàn)原理 圖（a）交流全橋連線圖 圖（b）交流全橋連線示意圖 圖（c）交流全橋組橋圖圖（a）是交流全橋測(cè)量電路一般形式的連線圖，圖（b）是交流全橋測(cè)量電路一般形式的連線示意圖。從交流應(yīng)變電橋表面上來(lái)看，組成電橋四個(gè)臂的元件都是電阻，在調(diào)電橋平衡時(shí)只考慮電阻就夠了，實(shí)際上必須把導(dǎo)線及應(yīng)變片本身的分布電容考慮進(jìn)去，（為了分析方便，把分布電容歸并在兩個(gè)橋臂中

6、,見(jiàn)圖（c）交流應(yīng)變電橋）。這樣，各橋臂阻抗分別為 ,電橋平衡時(shí)將各橋臂阻抗代入上式中，整理后得 可見(jiàn)，在進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)時(shí)不但應(yīng)進(jìn)行電阻平衡，還要進(jìn)行電容平衡,且常需反復(fù)平衡多次。放大器的作用：將電橋輸出的調(diào)幅波進(jìn)行放大以滿足相敏檢波器的要求。相敏檢波器的作用：放大后的調(diào)幅波必須用相敏檢波器將它還原（解調(diào)）為被測(cè)應(yīng)變信號(hào)波形。相敏檢波電路的主要特點(diǎn)是除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)外，還要輸入一個(gè)參考信號(hào)，有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)監(jiān)別輸入信號(hào)的相位和頻率。相敏檢波電路還具有選頻的能力，從而提高測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能夠力。移相器的作用：是將信號(hào)的相位移動(dòng)一個(gè)角度。因?yàn)橄嗝魴z波器的參考信號(hào)與被測(cè)信號(hào)有嚴(yán)格的相位關(guān)

7、系，需由移相電路實(shí)現(xiàn)。低通濾波器的作用：相敏檢波器輸出的被測(cè)信號(hào)是被低頻應(yīng)變信號(hào)調(diào)制的高頻信號(hào)，包括被檢測(cè)的低頻信號(hào)外，還有高頻信號(hào)，為了還原被檢測(cè)的信號(hào)，必須用低通濾波器去掉高頻分量，保留低頻應(yīng)變信號(hào)。（三）、實(shí)驗(yàn)所需部件電橋、音頻振蕩器、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、雙孔懸臂梁、稱重砝碼、電壓表（四） 、實(shí)驗(yàn)步驟1、 將音頻振蕩器LV端連接電壓/頻率IN端，將音頻振蕩器的地線連接電壓/頻率表的地線，并且將電壓/頻率表置于20K檔，調(diào)節(jié)音頻振蕩器兩個(gè)旋鈕，使音頻振蕩器輸出頻率為5KHZ，然后拔掉連接線。2、 按圖（a）連接線路。將電壓/頻率表置于2V檔。3、 預(yù)熱數(shù)分鐘。4、

8、先將差動(dòng)放大器增益置最小位置（逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底），然后緩慢調(diào)整電橋、WA電位器,使測(cè)試系統(tǒng)輸出接近零；再將差動(dòng)放大器增益逐步往上調(diào)大至中間位置（不要調(diào)至最大位置），緩慢調(diào)整電橋、WA電位器,使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。5、在稱重平臺(tái)上逐步加上砝碼進(jìn)行標(biāo)定，并將結(jié)果填入表格W（g）V (V) 6、取走砝碼，在稱重平臺(tái)上加一未知重量的物品，記下電壓表讀數(shù)： （V）7、 根據(jù)坐標(biāo)上WV曲線求出物品的重量。（五）、注意事項(xiàng)欲提高交流全橋的靈敏度，可用示波器觀察相敏檢波器輸出端波形，若相敏檢波器輸出端波形脈動(dòng)成份較大，則系統(tǒng)雖然可以調(diào)零，但靈敏度較低，提高靈敏度的方法是當(dāng)系統(tǒng)初步調(diào)零后，再調(diào)節(jié)電橋中的電位器，

9、使相敏檢波器輸出波形盡量平直，然后用手將懸臂梁壓到最低，調(diào)節(jié)“移相”旋鈕，使相敏輸出端波形為相連接的整流波形。再放手恢復(fù)梁的自然位置，調(diào)節(jié)“”，使系統(tǒng)輸出為零，這樣系統(tǒng)靈敏度會(huì)最高。（六）、思考題 交流應(yīng)變測(cè)量電橋在進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)時(shí)要進(jìn)行哪兩種平衡調(diào)節(jié)；相敏檢波器和低通濾波器的作用各是什么？箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告班級(jí)姓名 學(xué)號(hào) (實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按順序裝訂好)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、?shí)驗(yàn)原理：三、實(shí)驗(yàn)連線圖：（1）、半橋單臂工作電橋連線圖（用鉛筆繪制）：箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告班級(jí)姓名 學(xué)號(hào) (實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按順序裝訂好)（2）、半橋雙臂工作電橋連線圖（用鉛筆繪制）：（3）四臂（全橋）工作電橋連線圖（用鉛筆繪制）：（四）、差動(dòng)放大器輸出電壓值。箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告班級(jí)姓名 學(xué)號(hào) (實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按順序裝訂好)（五）、思考題：1、使用儀器的名稱是什么？?jī)x器上有哪些傳感器？2、在實(shí)驗(yàn)的各種組橋方式中，計(jì)算并判斷哪種組橋方式的靈敏度(靈敏度S=V/W，V輸出電壓平均變化量，W重量變化量)最高？交 流 全 橋 組 成 的 電 子 秤實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) (實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須按順序裝訂好)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、交流全橋?qū)嶒?yàn)連線圖：三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：W（g）V (V) 四、未知重量的物品對(duì)應(yīng)的電壓表讀數(shù)： （V）交