機(jī)測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告b

1、機(jī)械測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)： 軟件工程 學(xué)生姓名： 邊俊錄 學(xué)號(hào)：1121011729 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2014.05.21 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 工字樓實(shí)驗(yàn)室機(jī)房 指導(dǎo)教師： 史媛媛 實(shí)驗(yàn)一 電阻應(yīng)變片的選擇與粘貼1.1實(shí)驗(yàn)名稱：電阻應(yīng)變片的選擇與粘貼1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)、掌握電阻應(yīng)變片的粘貼工藝技術(shù)；(2)、掌握選擇應(yīng)變片的原則及粘貼質(zhì)量的檢查；(3)、為后續(xù)電阻應(yīng)變測(cè)量的實(shí)驗(yàn)做好在試件上粘貼應(yīng)變片、接線、防潮、 檢查等準(zhǔn)備工作。1.3實(shí)驗(yàn)所用儀器:常溫用電阻應(yīng)變片；等強(qiáng)度梁試件；502粘結(jié)劑（氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑）；電烙鐵、鑷子、砂紙等工具；小臺(tái)鉗、鋼尺、劃針；防潮用硅膠

2、;丙酮、乙醇、藥棉等清洗器材.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)選片 目測(cè)電阻應(yīng)變片有無折痕、斷絲、霉點(diǎn)、銹點(diǎn)等缺陷，有缺 陷的應(yīng)變片不能粘貼，必須更換。(2)測(cè)片 用數(shù)字萬用表或電橋精確測(cè)量應(yīng)變片電阻值的大小。注意：不 要用手或不干凈的物品直接接觸應(yīng)變片基底。測(cè)量時(shí)應(yīng)放在干凈的書面 上，不能使其受力，應(yīng)保持平直。記錄各個(gè)應(yīng)變片的阻值，要求應(yīng)變片 阻值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。對(duì)于標(biāo)稱電阻為120歐姆的應(yīng)變片，測(cè) 量時(shí)數(shù)字萬用表必須打到200歐姆檔位上，所測(cè)電阻值為原始電阻。要 求同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值相差均不得大于0.5歐姆，否則需要更換。(3)試件表面處理 實(shí)驗(yàn)所用試件為等強(qiáng)度梁，為使粘貼牢固，

3、必須對(duì)試件表面進(jìn)行處理。(1)用細(xì)砂紙?jiān)诘葟?qiáng)度梁表面需貼片處打磨，打磨方向與貼片軸線位置成 45度交叉。如等強(qiáng)度梁上有以前貼好的應(yīng)變片，先用小刀鏟掉。應(yīng)變片 為一次性消耗材料，粘貼后再起下來不能再用。 （2）用棉花球蘸丙酮、乙醇擦洗表面的油污和銹斑，直到干凈再自行晾干。 （3）然后用劃針在貼片處劃出十字線，作為貼片坐標(biāo)，再用棉球擦一下。(4）打磨好的表面，如暫時(shí)不貼片，可涂以凡士林等防止氧化。(4)貼片（1）在應(yīng)變片的紙基基底和等強(qiáng)度梁表面需貼片處，各涂上薄薄一層膠水，一手捏住應(yīng)變片引出線，把應(yīng)變片軸線對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)線貼到等強(qiáng)度梁表面上。（2）墊上以一層塑料布，用手指在應(yīng)變片的長(zhǎng)度方向滾壓，擠出片下

4、汽泡和多余的膠水，直到應(yīng)變片與被測(cè)物緊密粘合為止。（3）手指保持不動(dòng)約1分鐘后再放開，按住時(shí)不要使應(yīng)變片移動(dòng)。注意粘結(jié)劑不要用得過多或過少，過多則膠層太厚影響應(yīng)變片性能，過少則粘結(jié)不牢不能準(zhǔn)確傳遞應(yīng)變。(5)粘貼質(zhì)量的檢查（1）目測(cè)或用放大鏡檢查應(yīng)變片是否粘牢,有無氣泡、翹起等現(xiàn)象。（2）用萬用表檢查電阻值。正常情況下，阻值與未貼片前的相差無幾。(6)焊線: 用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到等強(qiáng)度梁上的引線焊點(diǎn)處，注意防止 虛焊。(7)應(yīng)變片保護(hù): 用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止受潮。 實(shí)驗(yàn)二 用應(yīng)變儀測(cè)量電阻應(yīng)變片的靈敏度1.1實(shí)驗(yàn)名稱:用應(yīng)變儀測(cè)量電阻應(yīng)變片的靈敏度1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握在

5、靜載荷下使用電阻應(yīng)變儀測(cè)量方法；2、掌握橋路連接和電阻應(yīng)變儀工作原理； 3、了解影響測(cè)量誤差產(chǎn)生的因素。1.3實(shí)驗(yàn)所用儀器:等強(qiáng)度梁 編號(hào)；天平秤；砝碼；yd-15型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀； 游標(biāo)卡尺；千分尺（025）；R1R2電橋振蕩器相 敏檢波器濾波器數(shù) 字電壓表24伏穩(wěn)壓電源放大器相 敏檢波器紫外光示波器濾波器DY-15型直流24伏電源.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理與實(shí)驗(yàn)過程記錄 實(shí)驗(yàn)原理:電測(cè)法的基本原理是：將電阻應(yīng)變片粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形（L/L），應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過電阻應(yīng)變儀，可測(cè)量出應(yīng)變片中電阻值的變化（R/R），并換算成應(yīng)變值，或輸出

6、與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需要的應(yīng)變或應(yīng)力值。電阻應(yīng)變片的靈敏度是構(gòu)件單位應(yīng)變所引起應(yīng)變片電阻值的變化量，用K來表示， K=R1R2電橋振蕩器相 敏檢波器濾波器數(shù) 字電壓表24伏穩(wěn)壓電源放大器相 敏檢波器紫外光示波器濾波器yd-15動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀主要技術(shù)參數(shù)1、測(cè)量點(diǎn)數(shù)：4點(diǎn) 8點(diǎn)2、測(cè)量范圍：10000微應(yīng)變3、標(biāo)定應(yīng)變：50，100，300，1000，3000微應(yīng)變，標(biāo)定誤差不超過1%， 最小1微應(yīng)變4、靈敏系數(shù)：k=2.005、靈敏度：0.25mA/(12及2負(fù)載) 0.093 5mA/(16負(fù)載)0.025mA

7、/(20負(fù)載) 0.01mA/(50負(fù)載) 0.01伏/(1k負(fù)載)6、電阻應(yīng)變片：按120設(shè)計(jì)，100600可用。7、線性輸出范圍：030mA(12及2負(fù)載) 01伏(1k負(fù)載)8、振幅特性誤差：低阻輸出不超過1% 電壓輸出不超過2%9、工作頻率范圍：01500hz10、頻率特性誤差：低阻輸出不超過6 電壓輸出不超過1011、電橋電源：10kc，標(biāo)稱電壓3伏12、電阻平衡范圍：不小于0.6（指120應(yīng)變片）13、衰減誤差：1，3，10，30，100五檔，誤差不超過2%14、電容平衡范圍：不小于2000pf（包括電橋盒內(nèi)1000pf）15、穩(wěn)定性：預(yù)熱1小時(shí)后，零點(diǎn)漂移：不超過5微應(yīng)變/2小時(shí)

8、，靈敏度變化：不超過1%/半小時(shí)yd-15動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理框圖：R1R2電橋振蕩器相 敏檢波器濾波器數(shù) 字電壓表24伏穩(wěn)壓電源放大器相 敏檢波器紫外光示波器濾波器影響測(cè)量誤差產(chǎn)生的因素: 電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K的變化，主要是由于溫度和濕度的變化引起的。對(duì)大多數(shù)敏感材料的靈敏系數(shù)是隨著工作溫度的升高和濕度的增大而不斷減小的，只有康銅等少數(shù)合金的靈敏系數(shù)會(huì)增大。粘結(jié)劑和基底材料傳遞應(yīng)變的能力隨工作溫度的升高也逐漸下降。所以工作溫度越高，濕度越大，靈敏系數(shù)K值的下降就越快，分散性將會(huì)越大。另外，電阻絲受力后其電阻率也會(huì)發(fā)生變化，從而引起K值的變化。所以在測(cè)量時(shí)應(yīng)盡可能保持標(biāo)定靈敏系數(shù)K時(shí)的工作

9、環(huán)境，從而減小由于工作環(huán)境的變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差。應(yīng)變片的絕緣電阻是指已安裝的應(yīng)變片的敏感柵及引線與被測(cè)試件之間的電阻值。應(yīng)變片被安裝在試件表面之后，其絕緣電阻的下降將使測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度降低，使應(yīng)變儀的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差，另外也使測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。經(jīng)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)表明：工作環(huán)境溫度越高，濕度越大，靈敏系數(shù)下降越快；電橋非線性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響是很微小的；(3)測(cè)量導(dǎo)線所帶來的誤差與其長(zhǎng)度成正比例；(4)絕緣電阻越高，穩(wěn)定性越好，誤差越小。實(shí)驗(yàn)方法和步驟: 1、將電纜焊接到等強(qiáng)度梁的電阻應(yīng)變片上，用單臂電橋式接入電橋盒，如下圖。工作中只有一個(gè)橋臂電阻隨著被測(cè)量的變化而變化，設(shè)改電阻為R1，產(chǎn)生的電阻

10、變化量為R，用萬用表檢查AB問電阻及BC問阻值,兩阻值之差應(yīng)小子0.5,用電烙鐵將連接導(dǎo)線焊接到對(duì)應(yīng)的A,B,C,焊點(diǎn)。為減小干擾,要求屏蔽層(金屬網(wǎng))必須接B點(diǎn),將此半橋A,B,C點(diǎn)接入電橋盒對(duì)應(yīng)接線柱上(A, C ,D三接線柱必須短接)。則輸出電壓的值為： 式中, 為輸出電壓，為應(yīng)變值，ue為供橋電壓，和可從分析儀中直接讀出，ue在應(yīng)變儀中讀出，K為實(shí)驗(yàn)所求。 2、將應(yīng)變儀預(yù)調(diào)平衡（1）準(zhǔn)備：正確接橋無誤后，打開電源開關(guān)；（2）基零調(diào)節(jié)：這時(shí)衰減開關(guān)在“0”位置上，電橋的初始不平衡亦被衰減至零，即放大器無信號(hào)輸出；（3）平衡調(diào)節(jié)：開始調(diào)節(jié)平衡時(shí)，衰減開關(guān)從0撥至100處，電表指針偏轉(zhuǎn)，說明

11、電橋初始不平衡，調(diào)節(jié)電阻平衡電位器R，電容平衡電位器C，使電表指針指到中心位置，然后在衰減至30、10、3、1各檔重復(fù)上述過程，最后電表指零，表明電橋平衡。3、將應(yīng)變儀標(biāo)定檔撥至適當(dāng)衰減檔。4、在等強(qiáng)度梁上加砝碼使應(yīng)變儀再次平衡。5、在天平上稱出砝碼重量，并計(jì)算等強(qiáng)度梁的實(shí)際應(yīng)變值。6、計(jì)算電阻應(yīng)變片的實(shí)際靈敏度。M=PL =M/w W=bh2/6 =/E式中：M彎矩 LP力至應(yīng)變片中心距離 彎曲應(yīng)力 b等強(qiáng)度梁貼應(yīng)變片處的寬度 h等強(qiáng)度梁貼應(yīng)變片處的厚度實(shí)際應(yīng)變值 W抗彎截面模量 E彈性模量E=2.1*106kgf/cm21.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 所以K= 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，懸臂梁因受力而發(fā)生形變

12、，并且懸臂的上邊要比懸臂的下邊發(fā)生變形更為明顯，因此在此試驗(yàn)中應(yīng)變片選用正（手拉）應(yīng)變片較好，試驗(yàn)效果更為明顯，相對(duì)地減少了誤差。在試驗(yàn)中，電壓表的示數(shù)會(huì)有跳動(dòng)，這會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此選用一個(gè)較為穩(wěn)定的數(shù)或平均值。提高靈敏度的方法: 1.提高橋壓。2.提高應(yīng)變片的阻值。 3.改用雙臂或全橋接法。 實(shí)驗(yàn)三 測(cè)量等強(qiáng)度梁的固有頻率和阻尼率1.1實(shí)驗(yàn)名稱:測(cè)量等強(qiáng)度梁的固有頻率和阻尼率1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）學(xué)會(huì)機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率和阻尼率的測(cè)定方法（2）識(shí)別懸臂梁的二階固有頻率和阻尼系數(shù)（3）了解并學(xué)習(xí)東方所振動(dòng)與噪聲測(cè)試儀的使用1.3實(shí)驗(yàn)所用儀器:等強(qiáng)度梁 應(yīng)變儀 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理

13、與實(shí)驗(yàn)過程記錄 實(shí)驗(yàn)原理: 瞬態(tài)激勵(lì)方法給被測(cè)系統(tǒng)提供的激勵(lì)信號(hào)是一種瞬態(tài)信號(hào)，它屬于一種寬頻帶激勵(lì)，即一次同時(shí)給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個(gè)頻率成份的能量和使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。因此，它是一種快速測(cè)試方法。同時(shí)由于測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單，靈活性大，故常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。目前常用的瞬態(tài)激勵(lì)方法有快速正弦掃描、脈沖錘擊和階躍松弛激勵(lì)等方法，本實(shí)驗(yàn)中采用脈沖錘擊產(chǎn)生瞬態(tài)信號(hào)。脈沖錘擊激勵(lì)是用脈沖錘對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，給系統(tǒng)施加一個(gè)脈沖力，使之發(fā)生振動(dòng)。由于錘擊力脈沖在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵(lì)方法。用脈沖錘敲擊試件產(chǎn)生的近似于半正弦的脈沖信號(hào)有效頻率取決于脈沖持續(xù)時(shí)間，越小

14、則頻率范圍越大。（1）固有頻率，可根據(jù)分析儀直接讀出固有頻率的值。（2）阻尼比的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)根據(jù)自由衰減法測(cè)定阻尼比：即在結(jié)構(gòu)被激起自由振動(dòng)時(shí)，由于存在阻尼，其振幅呈指數(shù)衰減波形，可算出阻尼比，下面具體論述。由振動(dòng)力學(xué)知，二階系統(tǒng)的特征方程為：，對(duì)應(yīng)的微分方程為：，其中。因?yàn)椋?dāng)很小時(shí)，可以認(rèn)為。減幅系數(shù)，而，則：。又因?yàn)椋?，所以，可推出阻尼比公式為：求解過程：（1）根據(jù)7個(gè)點(diǎn)的幅值，可求出，根據(jù)公式可求出阻尼比。（2）根據(jù)7個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可用法求出，再根據(jù)公式，求出。為有阻尼的信號(hào)周期，為無阻尼信號(hào)周期。（3）從時(shí)域圖中讀出有阻尼固有頻率，根據(jù)，求得無阻尼固有頻率。實(shí)驗(yàn)方法:實(shí)驗(yàn)原理圖：

15、敲擊磁座東方所分析儀等強(qiáng)度梁（1）按要求，把各實(shí)驗(yàn)儀器連接好接入電腦中，然后在懸臂梁孔處小心放好加速度傳感器。（2）打開計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上的“振動(dòng)測(cè)試及頻譜分析”。（3）設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率和采樣點(diǎn)數(shù)以及硬件增益。（4）點(diǎn)擊“采樣”后開始敲擊。（5）敲擊等強(qiáng)度梁。使用小榔頭敲擊時(shí)注意在敲擊后里、榔頭要迅速離開梁！避免產(chǎn)生不必要的干擾波形。（6）數(shù)據(jù)分析，用東方所分析儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用時(shí)域分析可以得到峰值點(diǎn)，使用頻域分析可以直接得到懸臂梁的固有頻率。1.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（1） 等強(qiáng)度梁的固有頻率=15.18；（2）阻尼比=（近似）0.049。 實(shí)驗(yàn)四 振動(dòng)信號(hào)測(cè)量與頻譜分析1.1實(shí)驗(yàn)名稱：振動(dòng)

16、信號(hào)測(cè)量與頻譜分析1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1.在熟練掌握周期信號(hào)幅頻特性和相頻特性內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過頻譜儀對(duì)信號(hào)的各組成諧波進(jìn)行直觀的、感性的認(rèn)識(shí)和了解。 2.通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量及頻譜分析，了解相關(guān)頻譜特性和濾波的概念，由頻譜 圖上特征頻率尋找該機(jī)械設(shè)備的振源。1.3實(shí)驗(yàn)所用儀器：計(jì)算機(jī)及MATLAB軟件；帶USB接口和FFT的4通道數(shù)據(jù)采集存 儲(chǔ)示波器 TDS2024B；振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)；激振器；信號(hào)發(fā)生器，加速度、速度、 位移傳感器、功率放大器及直流電源等。1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理與實(shí)驗(yàn)過程記錄： 實(shí)驗(yàn)原理：使用傅立葉變換，將采集到的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信。 對(duì)于二維信號(hào)，二維Fourier變換定義為

17、： 二維離散傅立葉變換為：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、將TDS2024B示波器與信號(hào)發(fā)生器連接，觀察典型信號(hào)的頻譜及合成信號(hào)的頻譜包括：正弦波、方波、三角波、鋸齒波等2、振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，包括加速度、速度、位移連接振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)與數(shù)字頻譜儀，記錄4個(gè)通道的數(shù)據(jù)并存盤，在頻譜儀上先觀察原始時(shí)域信號(hào)及其傅立葉變換3、振動(dòng)信號(hào)分析，包括傅立葉分析和功率譜分析等將數(shù)據(jù)裝載到計(jì)算機(jī)上，利用MATLAB軟 件進(jìn)一步分析振動(dòng)信號(hào)的頻率成分，計(jì)算各個(gè)信號(hào)的功率譜、被測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的前三階特征頻率，并計(jì)算兩個(gè)信號(hào)之間的相關(guān)函數(shù)及傳遞率。實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)步驟：1、將振動(dòng)與噪聲測(cè)試儀與加速度傳感器連接，安裝連接相應(yīng)的傳感器、直流電源等，開 機(jī)、設(shè)定參數(shù)、采集數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)；2、觀察振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生過程，記錄通道2產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并存盤分析。3、根據(jù)一組輸入輸出數(shù)據(jù)，利用Matlab軟件進(jìn)行時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)分析。figure(1);plot(x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形title('時(shí)域波形');grid;%進(jìn)行FFT變換并做頻譜圖 fs=500;y=fft(x);%進(jìn)行fft變換mag=abs(y);%求幅值f=(0:length(y)-1)