檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(學(xué)生)

檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)指導(dǎo)書2023-3試驗(yàn)一：應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較一、試驗(yàn)?zāi)康模?、把握電阻應(yīng)變式傳感器的原理及特性；二、根本原理：種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)，將工程構(gòu)造件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感廣泛。箔式應(yīng)變片的根本構(gòu)造0.025mm右的金屬絲或金屬箔制成，如圖1—1所示。絲式應(yīng)變片 (b)箔式應(yīng)變片1—1式中：化。測(cè)量電路單臂工作輸出信號(hào)最小、線性、穩(wěn)定性較差；雙臂輸出是單臂的兩倍，性能比單臂有所改善；全橋工作時(shí)的輸出是單臂時(shí)的四倍，性能最好。因此，為了得到較1—〔ab〔c〕所示?！瞐〕單臂 〔b〕半橋 全橋圖1—2應(yīng)變片測(cè)量電路〔a〕Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝〔R1＋R2〔R4＋△R4〕R〔R3＋R4＋△R4〔R3＋R4＋△R4〔R1R2｝E。Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE(b)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE全橋同理:Uo≈(△R／R)E＝KεE3．箔式應(yīng)變片單臂電橋試驗(yàn)原理圖1—3應(yīng)變片單臂電橋試驗(yàn)原理圖350Ω固定電阻，R4W1rUo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE。三、試驗(yàn)所需設(shè)備：2四、試驗(yàn)步驟：在應(yīng)變梁自然狀態(tài)〔不受力〕312kΩ電阻2檔測(cè)量全部應(yīng)變片阻值。如以下圖1—6所示。1—61—7〔4。/2V變式模塊的“增益”電位器順時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)到底，調(diào)整“運(yùn)放調(diào)零”電位器，使電電壓/頻率表顯示電壓為零。電阻應(yīng)變式模塊的差動(dòng)放大局部的零點(diǎn)調(diào)整完成，關(guān)閉主電源。拆去短接線。1—7差放調(diào)零接線圖應(yīng)變片單臂電橋特性⑴將主板上傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片R1R2R3VV-直流電源VV-模塊內(nèi)部已接+-5VRW1的“電橋調(diào)零”旋鈕)、r電阻直流調(diào)整平衡網(wǎng)絡(luò)接入電橋中(RW1電位器二固定V+、V-電源端、RW1r1—8101—8應(yīng)變片單臂電橋特性試驗(yàn)接線示意圖⑵檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)，在電子稱托盤無砝碼時(shí)調(diào)整“電橋調(diào)0(有小的起始電壓也無所謂，不影響應(yīng)變片特性與試驗(yàn))。加砝碼并讀取相應(yīng)的電壓值，登記試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。1應(yīng)變片單臂、半橋、全橋電橋特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)重量(g)(mV)(mV)(mV)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2004、應(yīng)變片半橋特性R1R23〔11〕圖1—9 應(yīng)變式傳感器半橋接線示意圖5、應(yīng)變片全橋特性3〔13〕1—10應(yīng)變片全橋特性試驗(yàn)接線示意圖五、數(shù)據(jù)分析1X-V21S＝ΔV/ΔW〔ΔV，ΔW屢次測(cè)：yFS200g。六、思考題ΔRΔV應(yīng)變片的應(yīng)變方向(是拉?還是壓?)?七、留意事項(xiàng)：1、在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉。2、在試驗(yàn)過程中如有覺察電壓、過載，應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大。3、在本試驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。應(yīng)。5、接全橋時(shí)請(qǐng)留意區(qū)分各片子的工作狀態(tài)方向。6、試驗(yàn)過程中的放大器增益必需一樣。一、試驗(yàn)?zāi)康模?、把握電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。二、根本原理：電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。電渦流式傳感器由傳感器線圈和被測(cè)物體〔導(dǎo)電體—金屬渦流片〕組成，如圖 所示。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)傳感器線圈〔一個(gè)扁平線圈〕通以交變電流〔頻率較1MHz～2MHz〕I1

時(shí)，線圈四周空間會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng) H1

，當(dāng)線圈平狀自行閉合的電流I2

I2

所形成的磁通鏈又穿過傳感器線圈，這樣線圈與渦流“線圈”形成了有肯定耦合的互感，最終原線圈反響一等效電感，從而導(dǎo)致傳感器線圈的阻抗Z發(fā)生變化。可以把被測(cè)導(dǎo)體上形成的電渦等效成一個(gè)短2-1(b)RL1 1和電感。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為R、電感為L(zhǎng)。線圈與導(dǎo)體2 2間存在一個(gè)互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的增大而減小。〔稱之應(yīng)包括具有肯定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個(gè)檢波2—2圖2-1(a)電渦流傳感器原理圖 圖2-1(b)電渦流傳感器等效電路圖2—2電渦流位移特性試驗(yàn)原理框圖〔前置器來測(cè)量。1MHzQπ取出來。⑶Q2組成射極跟隨器。射極跟隨器的作用是輸入、輸出匹配以獲得盡可能大的不失真輸出的幅度值。2—3〔導(dǎo)電體間的間隙變化來〔0～10Hz傳感器端部線圈Q0為定值且最高，對(duì)應(yīng)的檢波輸出電壓Vo最大。當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體Q得平坦，檢波出的幅值VoVoｘ的變化。電渦流傳感器可以在位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、探測(cè)、厚度等測(cè)量上得到應(yīng)用。三、需用器件與單元：〔10Ω左右測(cè)微頭、主板電壓/頻率表、電渦流位移傳感器模塊。四、試驗(yàn)步驟：〔留意安裝挨次：先將孔的緊固螺釘2—42-4/2-52、將電壓/20V0.5mm個(gè)數(shù)，直到輸出Vo1。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉全部電源。2。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉全部電源。0.51.01.52.0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5Vo(V)鐵0.51.0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5Vo(V)鋁五、數(shù)據(jù)分析：V－X靈敏度和線性度〔可用最小二乘法或其它擬合直線。2、分析說明不同材質(zhì)性質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性的影響。六、體會(huì)試驗(yàn)三〔1〕差動(dòng)變壓器性能試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模?、把握差動(dòng)變壓器的工作原理和特性。2、把握零點(diǎn)剩余電動(dòng)勢(shì)的概念及削減的方法。二、根本原理：3—1、34而變化。由于把二個(gè)二次繞組反向串接〔同名端相接，以差動(dòng)電勢(shì)輸出，所以把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器，通常簡(jiǎn)稱差動(dòng)變壓器?！矡o視渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響3—2U1M1M2為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感：L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電L21、L22R21、R22效電阻。對(duì)于差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互圖3—1差動(dòng)變壓器的構(gòu)造示意 圖3—2差動(dòng)變壓器的等效電路圖所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21，這時(shí)互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組L22電動(dòng)勢(shì)不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵位移越大，差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。同樣道理，當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動(dòng)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)仍不為零，但由于移動(dòng)可以知道銜鐵位移量的大小和方向。差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線如圖3—3所示.圖中E21、E22分別為兩個(gè)二次E2x電動(dòng)勢(shì)可實(shí)行以下方法：圖3—3 差動(dòng)變壓器輸出特性1．盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對(duì)稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消退內(nèi)部的剩余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定?？筛纳戚敵鎏匦?，減小零點(diǎn)剩余電動(dòng)勢(shì)。3—4W1、W2 (b) 圖3—4 減小零點(diǎn)剩余電動(dòng)勢(shì)電路三、需用器件與單元：電感單元〔10Ω左右、示波器。四、試驗(yàn)步驟9－5，Li)；Lo1、Lo23—2。3—6Li(確定不能用直Lv源開關(guān)。2K上讀出Vp-p＝2V〔示波器第一通道監(jiān)測(cè)。3—5差動(dòng)變壓器性能試驗(yàn)安裝示意圖5．差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn)：程差，為消退這種機(jī)械回差可承受如下方法試驗(yàn)：調(diào)整測(cè)微頭的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度線對(duì)準(zhǔn)軸套的10mmVp-p126mm，記錄此時(shí)的測(cè)微頭讀數(shù)和示波器其次通道顯示的波形Vp-p(峰峰值)值為試驗(yàn)起點(diǎn)值。以后，反方向(逆時(shí)針方向)調(diào)整測(cè)微頭的微分筒，每隔△X=0.5mm(可取10.5mm，從示波器上讀出輸出電壓Vp-p值，填入下表1(這樣單行程位移方向做試驗(yàn)可以消退測(cè)微頭的機(jī)械回差)。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源?！鱔(mm)Vp-p(mV)6.0△X(mm)Vp-p(mV)6.05.55.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0△X(mm)Vp-p(mV)-0.-1.-1.-2.-2.-3.-3.-4.-4.-5.-5.-6.505050505050五、數(shù)據(jù)分析1、依據(jù)表1數(shù)據(jù)畫出X－Vp-p曲線，分析曲線并計(jì)算不同測(cè)量范圍(±2.0mm、±4.0mm、±6.0mm)時(shí)的靈敏度和非線性誤差。2.計(jì)算差動(dòng)變壓器的線性工作區(qū)和零點(diǎn)剩余電壓大小。3、總結(jié)削減零點(diǎn)剩余電壓大小的方法。六、思考題：試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同？用直流電壓鼓勵(lì)會(huì)損壞傳感器，為什么？試驗(yàn)三〔2〕鼓勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器特性的影響試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獬跫?jí)線圈鼓勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出性能的影響。二、根本原理：差動(dòng)變壓器輸出電壓的有效值可以近似用關(guān)系式：(MR2R22L21 2 ipp

M)U

表示，式中LR

為初級(jí)線圈電感和損耗電阻，Ui、ω為鼓勵(lì)電壓O P P和頻率，M、M為初級(jí)與兩次級(jí)間互感系數(shù)，由關(guān)系式可以看出，當(dāng)時(shí)級(jí)線圈鼓勵(lì)頻率太低1 2時(shí)，假設(shè)R2P

2L2P

，則輸出電壓Uo

受頻率變動(dòng)影響較大，且靈敏度較低，只有當(dāng)2L2P

R2時(shí)輸出UP

與ω?zé)o關(guān)，固然ω過高會(huì)使線圈寄生電容增大，對(duì)性能穩(wěn)定不利。三、需用器件與單元：機(jī)頭靜態(tài)位移安裝架、傳感器輸入插座、差動(dòng)變壓器、測(cè)微頭、主板音頻振蕩器單元、電感單元〔10Ω左右、示波器。四、試驗(yàn)步驟：1、差動(dòng)變壓器及測(cè)微頭的安裝、接線同“差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn)2、檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)整主機(jī)箱音頻振蕩器L1KHV Z〔可用主機(jī)箱的頻率表監(jiān)測(cè)頻率，Vp-2VVp-pVp-p32.50mm，差動(dòng)變壓器有某個(gè)較大的Vp-p41KH9KHZ Z2Ｖ不變)時(shí)差動(dòng)變壓器的相應(yīng)輸出的Vp-p10。F〔KHz〕Vp-p〔v〕F〔KHz〕Vp-p〔v〕1F-Vp-p試驗(yàn)三〔3〕差動(dòng)變壓器零點(diǎn)剩余電壓補(bǔ)償試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器零點(diǎn)剩余電壓概念及補(bǔ)償方法。二、根本原理：由于差動(dòng)變壓器次級(jí)二線圈的等效參數(shù)不對(duì)稱，初級(jí)線圈的縱向排列的不B－H并不為零，其最小輸出值稱為零點(diǎn)剩余電壓。零殘電壓中主要包含兩種波形成份：l．基波重量。這是由于差動(dòng)變壓器兩個(gè)次級(jí)繞組因材料或工藝差異造成等效電路參數(shù)〔M、L、R〕不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得鼓勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通不同相。2．高次諧波。主要是由導(dǎo)磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使鼓勵(lì)電流與磁通波形不全都，產(chǎn)生了非正弦波〔主要是三次諧波〕磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出非正弦波的電動(dòng)勢(shì)?！瞝〕從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)稱〔3〕選用電橋補(bǔ)償電路。在試驗(yàn)(差動(dòng)變壓器的性能試驗(yàn))中已經(jīng)得到了零點(diǎn)剩余電壓，用差動(dòng)變壓器測(cè)量位移時(shí)，一般要對(duì)其零點(diǎn)剩余電壓進(jìn)展補(bǔ)償。三、需用器件與單元：機(jī)頭靜態(tài)位移安裝架、傳感器輸入插座、差動(dòng)變壓器、測(cè)微頭、差動(dòng)變壓器模塊、音頻振蕩器單元、電感單元、虛擬雙線示波器。四、試驗(yàn)步驟：11-1LV插口輸出，其中RW1，RW2，r,c1橋單元中調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。開啟主電源，調(diào)整音頻振蕩器頻率f=1KHz，幅值Vp-p=2V。調(diào)整測(cè)微頭，使模塊輸出電壓最小。依次調(diào)整RW1，RW2，使輸出電壓進(jìn)一步減小，必要時(shí)重調(diào)整測(cè)微頭，盡量使輸出電壓最小。在調(diào)整的時(shí)候，將其次通道的靈敏度提高即量程選擇選毫伏檔，觀看零點(diǎn)剩余電壓的波形，留意與鼓勵(lì)電壓波形相比較。經(jīng)過補(bǔ)償后的剩余電壓波形：為 波形，這說明波形中有重量，其峰值為 。將經(jīng)過補(bǔ)償后的剩余電壓值與未經(jīng)補(bǔ)償剩余電壓的Ｖ剩余p-p相比較，比較二者試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。試驗(yàn)四光纖傳感器的位移特性試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模何灰频脑砗头椒?。二、根本原理：光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能，絕緣、無感應(yīng)的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。(也稱為物性型和構(gòu)造型)。功能型光纖傳感器利用對(duì)外界信息具有敏感力量和檢測(cè)功強(qiáng)度、相位、偏振、頻率等，它們的轉(zhuǎn)變反映了被測(cè)量的變化。由于對(duì)光信號(hào)的與光纖信息傳輸回路組成測(cè)試系統(tǒng)，光纖在此僅起傳輸作用。放射光接收光Y形光纖，半園分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接放射光束，另一束端部與光4—1放射光接收光光纖測(cè)位移工作原理 圖4—1Y形光纖測(cè)位移工作原理圖傳光型光纖傳感器位移量測(cè)是依據(jù)傳送光纖之光場(chǎng)與受訊光纖穿插地方視(d=0)，則全部傳輸光量直接被光集中或超過接收端接收視野。使得輸出之信號(hào)與測(cè)量距離成反比例關(guān)系。如4—216—2光纖位移特性曲線三、器件與單元：光纖座(光電變換)、主板電壓/頻率表、光纖輸出口、光纖傳感器模塊。四、試驗(yàn)步驟：觀看光纖構(gòu)造并檢查光纖是否正常二根多模光纖組成Y形位移傳感器。D示光纖正常。按圖4—3示意安裝光纖位移傳感器。光纖座中,確定不能用手抓捏光纖的黑色局部進(jìn)展插拔，插入時(shí)不要過分用力,以免損壞光纖座組件中光電管。5mm0在測(cè)微頭的測(cè)桿上套上被測(cè)體(鐵圓