汽車測試基礎實驗指導書-2

1、個人收集整理勿做商業(yè)用途- 0 - 交通與汽車工程學院汽車測試基礎實驗指導書適用專業(yè)：車輛工程、汽車服務工程、發(fā)動機、交通運輸課程代碼： 6011169 學時： 8+4 學分:編寫單位：汽車工程系編 寫 人:審 核 人:審 批 人：個人收集整理勿做商業(yè)用途- 1 - 目錄實驗一常用傳感器原理及特性 3 實驗二電橋特性驗證 7 實驗三微機檢測與轉(zhuǎn)換 -數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 11 實驗四一元線性回歸分析 12 實驗五一元非線性回歸分析 14 實驗報告格式及要求 17 主要參考文獻 18 個人收集整理勿做商業(yè)用途- 2 - 實驗一常用傳感器原理及特性（001）一、實驗目的和任務1、通過本實驗，使學生充分理解

2、常用傳感器的工作原理及工作特性, 使學生能正確地根據(jù)測試要求選擇傳感器. 2、了解 熱電偶傳感器、差動變壓器（互感式）、霍爾式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器的工作原理和特性二、實驗儀器、設備及材料 gys 傳感器實驗臺、導線、示波器三、實驗原理及步驟1、熱電偶傳感器實驗原理 : 熱電偶的基本工作原理是熱電效應，當其熱端和冷端的溫度不同時，即產(chǎn)生熱電動勢。通過測量此電動勢即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度( 一般固定冷端為室溫或c00） ，則另一端的溫度就可知，從而實現(xiàn)溫度的測量。本實驗中熱電偶為銅康銅熱電偶。實驗連線 : 實驗步驟：1） 上圖連接實驗裝置。2） 開電源，設置差

3、動放大器增益為100 倍（順時針方向旋到底），調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使差動放大器的輸出為零。3） 打開加熱器 (一端接 15v，一端接地） ，觀察加熱器溫度上升時，差動放大器的輸出電壓的變化. 表 1 工 作端0123456789溫 度熱 電 動 勢 （m v）- 10-0. 383 - 0. 421 - 0. 459 -0. 49 6 - 0.53 4 - 0. 571 - 0.6 08 - 0. 646 -0. 683 - 0.72 00- 0. 00 0 - 0.03 9 - 0. 077 -0. 11 6 - 0. 15 4 - 0. 193 - 0. 231 - 0. 269 -0. 30

4、7 - 0. 3450 0.0 000.0 390.0 780.1470.1 560.1 950.2 340. 2730.3120.3 511 00.3910.4 300.4 700.5100.5 490.5 890.6 290. 6690.7090.7 492 00.7 890.8 300.8 700.9 110.9 510.9 921.0 321. 0731.1 141.1 553 01.1 961.2 371.2 791.3201.3 611.4 031.4 441. 4861.5281.5 69熱電偶差動放大器數(shù)字電壓表個人收集整理勿做商業(yè)用途- 3 - 工 作端0123456789溫

5、 度熱 電 動 勢 （m v）4 01.6111.6 531.6 951.7381.7 801.8 221.8 651. 9 071.9501.9 925 02.0 352.0 782.1 212.1 642.2 072.2 502.2 942. 3 372.3802.4 246 02.4 672.5 112.5 552.5992.6 432.6 872.7 312. 7752.8192.8 647 02.9 082.9 532.9 973.0423.0 873.13 13.1 763.2 213.2663.3 128 03.3 573.4 023.4 473.4833.5 383.5 843

6、.6 303. 6763.7 213.7 679 03.8 273.8 733.9 193.9654.0 124.0 584.1 054.1 514.1984.2 441 004.2914.3 384.3 854.4324.4 794.5 294.5 734.6 214.6684.7 152差動變壓器 (互感式）實驗原理：差動變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。初級線圈做為差動變壓器激勵用，相當于變壓器的原邊，次級線圈由兩個結構尺寸和參數(shù)相同的線圈反相串接而成，相當于變壓器的副邊，差動變壓器是開磁路，工作是建立在互感基礎上的。其原理及輸出特性見圖11a。實驗步驟：（1）按圖 13

7、 接線 ,開啟主、副電源，利用示波器觀察調(diào)節(jié)音頻振蕩器的幅度鈕，使音頻振蕩器的輸出為峰一峰值2v. 個人收集整理勿做商業(yè)用途- 4 - (2）將測量系統(tǒng)調(diào)零:將 f/v 表的切換開關置20v 檔，示波器 x 軸掃描時間切換到0。10.5ms（以合適為宜）y 軸 ch1 和 ch2 切換開關置5v/div ，音頻振蕩器的頻率旋鈕置5khz ，幅度旋鈕置中間幅度。 開啟主、 副電源 ,調(diào)節(jié)電橋網(wǎng)絡中的w1 和 w2，使 f/v 表和示波器顯示最小,再把 f/v表和示波器y 軸的切換開關分別置2v 檔和 50mv/div ， 細調(diào) w1 和 w2 及差動放大器調(diào)零旋鈕，使f/v 表的顯示值最小，示波

8、器的波形大致為一條水平線（f/v 表顯示值與示波器圖形不完全相符進二者兼顧即可） 。再用手極輕按住雙孔懸臂梁稱重傳感器托盤的中間產(chǎn)生一個極小位移，調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕,使示波器顯示全波檢波的圖形。放手后，示波器圖形基本形成一條直線。（3）適當調(diào)整差動放大器的放大倍數(shù)，使在秤平臺上放上數(shù)量的砝碼時電壓表指示不溢出。（4）去掉砝碼，必要的話將系統(tǒng)重新調(diào)零。然后逐個加上砝碼,讀出表頭讀數(shù),記下實驗數(shù)據(jù)，填入下表：wp vpp(v) (5）去掉砝碼，在平臺上放一個重量未知的重物,記下電壓表讀數(shù).關閉主、副電源。（6）利用所得數(shù)據(jù),求得系統(tǒng)靈敏度及重物的重量。注意事項 : （1）砝碼不宜太重,以免梁端位

9、移過大. （2）砝碼應放在平臺中間部位,為使操作方便，可將測頭卸掉。3、霍爾式傳感器工作原理：霍爾式傳感器是由兩個環(huán)形磁鋼組成梯度磁場和位于磁場中的霍爾元件組成。當霍爾個人收集整理勿做商業(yè)用途- 5 - 元件通以恒定電流時,霍爾元件就有電勢輸出?；魻栐谔荻却艌鲋猩?、下移動時，輸出的霍爾電勢v 取決于其在磁場中的位移量x, 所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。r 實驗步驟：r 1）如圖進行設備的連線。裝上測微頭，調(diào)節(jié)振動圓盤上、下位置,使霍爾元件位于梯度磁場中間. 2） 調(diào)節(jié)測微頭和電橋旁的dw,使差動放大器的輸出為零.上、下移動振動臺，使差放正負電壓輸出對稱。3）上、下移動測微

10、頭各3.5mm，每變化0。5mm 讀取相應的電壓值.列表并作出vx 曲線 ,求出靈敏度及線性。x（mm）v（v) 4、磁電式傳感器工作原理：磁電式傳感器是一種能將非電量的變化轉(zhuǎn)為感應電動勢的傳感器，所以也稱為感應式傳感器 .根據(jù)電磁感應定律,n 匝線圈中的感應電動勢e 的大小決定于穿過線圈的磁通的變化率：dtdne。儀器中的磁電式傳感器由動鐵心與感應線圈組成,永久磁鋼做成的動鐵產(chǎn)生恒定的直流磁場 ,當動鐵與線圈有相對運動時,線圈與磁場中的磁通交鏈產(chǎn)生感應電勢，e 與磁通變化率成正比，是一種動態(tài)傳感器。實驗連線 : 示波器實驗步驟：-2v +2v - + dw-2v +2v 磁電式傳感器激振1

11、低頻振蕩器的輸出個人收集整理勿做商業(yè)用途- 6 - 1） 按圖進行設備的連線。2） 啟電源，調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度,觀察輸出波形。5、壓電式傳感器實驗連線：示波器接地實驗步驟：1） 如圖進行設備的連線。2） 開啟電源 ,調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度，觀察輸出波形6、光電式傳感器實驗原理 :光電開關由紅外發(fā)射、接收及整形電路組成，為遮斷式工作方式。實驗步驟：1） 電傳感器“光電”端接光電變換器端,v0 接示波器和電壓/頻率表 2khz. 2） 開啟電源 ,打開電機開關,調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。3） 用示波器觀察光電轉(zhuǎn)換器0v，并讀出波形頻率，與頻率表所示頻率比較。4） 電機轉(zhuǎn)速 方波頻率2 5） 將一較強光源照射儀器轉(zhuǎn)

12、盤上方,觀察測試方波是否正常. 6） 由此可以得出結論,光電開關受外界影響較小，工作可靠性較高。四、實驗注意事項五、思考題（1)根據(jù)實驗結果 ,可以知道激振臺的自振頻率大致多少? （2)試回答壓電式傳感器的特點.比較磁電式傳感器輸出波形的相位差大致為多少，為什么？激振 2 低頻振蕩器的輸出壓電式傳感器低通濾波器個人收集整理勿做商業(yè)用途- 7 - 實驗二電橋特性的驗證（002）一、實驗目的驗證單臂電橋、半橋、全橋的靈敏度特性。二、實驗原理應變片是最常用的測力傳感元件，當用應變片測試時，應變片要牢固地粘貼在測試體表面，當測件受力變形時，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應的變化。通過測量

13、電路,轉(zhuǎn)換成電信號輸出并顯示。電橋電路是最常用的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，電橋輸出為零。 在橋臂四個電阻r1、r2、r3、r4 中,電阻的相對變化率分別為r1/r1、r2/r2、r3/r3、 r4/r4 ，當使用一個應變片時rrr;當用二個應變片組成差動狀態(tài)工作時，則有rrr2；用四個應變片組成兩個差動對工作，且r1=r2=r3=r4=r 時，rrr4。由此可知，單臂、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。三、實驗所需部件直流穩(wěn)壓電源（+4v 檔） 、電橋電阻、差動放大器、應變片、測微頭、電壓表及實驗導線。四、實驗步驟、調(diào)零 . 開啟儀器電源 ,差動放大器增益置10

14、0 倍（順時針方向旋到底)， “+、”輸入端用實驗導線對地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗導線。調(diào)零后電位器位置不要變化.調(diào)零后關閉儀器電源. 、 按圖 (1)將實驗部件用實驗導線連接成單臂測試橋路.橋路中 r1、 r2、 r3 為電橋中的固定電阻，r1=r2=r3=350 ， wd 為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，r 為應變片 (可任選上、下梁中的一片工作片）.直流激勵電源為+4v. 測微頭裝于懸臂梁中前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應變片梁處于基本水平狀態(tài)。個人收集整理勿做商業(yè)用途- 8 - 圖（ 1) 、確認無誤后，開啟儀器電源,并預熱數(shù)

15、分鐘。調(diào)整電橋wd 電位器 ,使測試系統(tǒng)輸出為零。、旋動測微頭,帶動懸臂梁分別作向上和向下的運動，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下移動各 5mm，測微頭每移動0。5mm 記錄一個差動放大器輸出電壓值，并列表。根據(jù)所測數(shù)據(jù)計算靈敏度 s，s=v/x。位移 mm 電壓 v 、半橋測試系統(tǒng)。不變動差動放大器增益和調(diào)零電位器，按圖（2）接成半橋電路。圖（ ) 、重復實驗中第3 到第 4 步驟，測出輸出電壓并列表,計算靈敏度。、全橋測試系統(tǒng)。不變動差動放大器增益和調(diào)零電位器，按圖（3）接成全橋電路。個人收集整理勿做商業(yè)用途- 9 - 圖（ ) 、重復實驗中第3 到第 4 步驟，測出全橋輸出電壓并列表

16、，計算靈敏度。、在同一坐標上描出vx 曲線，比較三種橋路的靈敏度，并做出定性的結論。五、注意事項1、實驗前應檢查接線是否完好，連接電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。2、實驗導線插入插孔時輕輕地做一小角度地轉(zhuǎn)動,以保證接觸良好，拔出時也輕輕地轉(zhuǎn)動一下拔出，切忌用力拉扯接線尾部，以免造成線內(nèi)導線斷裂。3、穩(wěn)壓電源不要對地短路。4、 對半橋、全橋，應變片接入電橋時，注意其受力. 5、 在更換應變片時應將電源關閉. 6、 在實驗過程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載,應將電壓量程擴大。7、 在本實驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統(tǒng)不能正常工作. 8、 直流穩(wěn)壓電源4v 不能打的過大，以免損壞應變

17、片或造成嚴重自熱效應。9、 接全橋時請注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向附：實驗儀器相關面板圖：面板上部個人收集整理勿做商業(yè)用途- 10 - 面板下部電橋差動放大器注: 相同標號的端點應用實驗導線連接在一起六、思考題1、 何謂電橋靈敏度？2、本實驗電路對直流穩(wěn)壓電源和對放大器有何要求？個人收集整理勿做商業(yè)用途- 11 - 實驗三微機檢測與轉(zhuǎn)換 -數(shù)據(jù)采集處理（ 003）一、實驗目的微機測試系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集和分析處理是重要的兩部分.通過實驗儀用a/d 采集卡和實驗軟件對傳感器測試系統(tǒng)測量到的電信號進行分析處理，可以得到這方面的初步知識。二、實驗設備微機、振動測試臺三、實驗原理及步驟電橋盒動態(tài)電阻應變儀

18、a/d 板微機顯示器m 拉壓力傳感器實驗步驟：1、 運行 textmain 軟件，啟動振動測試軟件。2、 進入動態(tài)采樣分析。3、 點擊采用開始按鈕，進行采用頻率和采樣點的設置。4、 當質(zhì)量塊振蕩起來后，點擊開始采樣按鈕，得到測試信號. 5、 對測試信號進行頻譜分析，觀察其頻譜特點。四、思考題1、該質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的固有頻率為多少?其理論計算公式？個人收集整理勿做商業(yè)用途- 12 - 實驗四一元線性回歸分析六、實驗目的和任務1、一元線性回歸方程的求解。2、回歸直線的顯著性檢驗七、實驗儀器、設備及材料1 cpupiii1000hz，內(nèi)存 64mb ram ，1g硬盤空間計算機; 2安裝 visual

19、basic 6.0; 八、實驗原理及步驟1、在 vb程序中，將原始數(shù)據(jù)用二維xy圖繪制出來；x 1 3 8 10 13 15 17 20 y 7。5 10。1 14.8 17。5 20.2 22.4 25.1 27。6 2、觀察其是否近似為直線關系，如果是，則利用一元線性回歸分析進行直線擬合，ya+bx；3、利用最小二乘法，計算a， b 參數(shù)；4、在圖中適當位置，標出擬合后的直線方程; 5、采用相關系數(shù)檢驗進行回歸直線的顯著性檢驗九、思考題上面 a、b 參數(shù)的計算公式是怎么得出的？十、相關編程說明 1、scale(x1,y1）(x2,y2 ）給出用戶坐標系統(tǒng)的左上角與右下角坐標。例如：scal

20、e( 1,30 ） (20 ，-1) 個人收集整理勿做商業(yè)用途- 13 - 2、畫點函數(shù)pset（x,y) 3、畫線函數(shù)line(x1,y1）-(x2,y2）4、vb的界面安排由編程者自己決定，比如: 可以加入一些“按鈕”控件，設置畫線、畫點的顏色、線型等 . 六、實驗報告內(nèi)容：1、按學院實驗報告的格式要求, 編寫上機報告, 將具體結果寫入報告；2、完成思考題。3、在報告中寫出本次實驗的心得體會. 個人收集整理勿做商業(yè)用途- 14 - 實驗五一元非線性回歸分析一、實驗目的和任務1、異常數(shù)據(jù)的取舍2、一元非線性回歸方程的求解。二、實驗儀器、設備及材料1 cpupiii1000hz, 內(nèi)存 64m

21、b ram ，1g硬盤空間計算機; 2安裝 visual basic 6。0; 三、實驗原理及步驟1.在 vb程序中 , 將原始數(shù)據(jù)用二維xy圖繪制出來；x 11 13 15 18 20 23 25 28 30 32 35 y 45 34 30 26 23 20.2 23 19 18 17.6 15 2。 觀察數(shù)據(jù)曲線，是否有異常數(shù)據(jù)？如有，按照相關準則，進行取舍。3。 去掉異常數(shù)據(jù)，觀察曲線類型，利用非線性曲線直線的方法，再利用一元線性回歸分析進行直線擬合，最后得到曲線方程。4 在圖中適當位置，標出擬合后的曲線方程；四、思考題異常數(shù)據(jù)的取舍方法有哪些？五、相關編程說明 1、scale（x1,y1) （x2， y2) 給出用戶坐標系統(tǒng)的左上角與右下角坐標 . 例如：scale( 1，30) (20,-1) 2、畫點函數(shù)pset(x ，y) 3、畫線函數(shù)line(x1 ，y1) (x2,y2) 4、vb 的界面安排由編程者自己決定，比如：可以加入一些“按鈕”控件，設置畫線、畫點的顏色、線型等。5 、拉依達準則(3準則）1?12nvnii個人收集整理勿做商業(yè)用途- 15 - 六、實驗報告內(nèi)容 : 1、按學院實驗報告的格式要求，編寫上機報告, 將具體結果寫入報告；2、完成思考題。3、在報告