机械工程测试实验报告.docx
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机械工程测试实验报告.docx
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机械工程测试实验报告
学生实验报告
课程名称:
机械工程测试技术
学生所在学院:
机械工程与自动化学院
年级/专业/班:
2008级机械电子工程四班
学生姓名:
徐棚俊
学号:
32008080307434
实验总成绩:
任课教师:
宋春华
第组
.
西华大学实验报告(理工类)
实验时间:
年月日
学生姓名
徐棚俊
学号
312008*********
成绩
学生所在学院
机械工程与自动化学院
年级/专业/班
课程名称
机械工程测试
课程代码
实验项目名称
箔式应变片性能—单臂、半桥、全桥
项目代码
指导教师
宋春华
项目学分
1实验目的
1.观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。
2.测试应变梁变形的应变输出。
3.比较各桥路间的输出关系。
2实验原理
本实验说明箔式应变片及单臀直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路,转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臀四个电阻R1、R2、R3、R4中,电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1,ΔR2/R2,ΔR3/R3,ΔR4/R4。
当使用一个应变片时,∑R=ΔR/R;当二个应变片组成差动状态工作,则有∑R=2ΔR/R;用四个应变片组成二个差动对工作,且R1=R2=R3=R4=R,∑R=4ΔR/R。
由此可知,单臂,半桥,全桥电路的灵敏度依次增大。
3实验所需部件
直流稳压电源(士4V档,、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表。
4实验步骤:
4.1半桥单臂
1.调零。
开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),"十、一"输入端用实验线对地短路。
输出端接数字电压表,用"调零"电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线。
调零后电位器位置不要变化。
如需使用毫伏表,则将毫伏表输入端对地短路,调整"调零"电位器,使指针居"零"位。
拔掉短路线,指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。
调零后关闭仪器电源。
2.按图(4)将实验部件用实验线连接成测试桥路。
桥路中R1、R2、R3和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器,R为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。
直流激励电源为士4v。
测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上,并调节使应变梁处于基本水平状态。
图(4)
3.确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。
调整电桥WD电位器,使测试系统输出为零。
4,旋动测微头,带动悬臂梁分别作向上和向下的运动,以水平状态下输出电压为零,向上和向下移动各5mm,测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值,并列表。
位移
mm
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-5.0
电压
V
0.005
0.010
0.016
0.023
0.028
0.033
0.038
0.043
0.048
0.052
位移
mm
+0.5
+1.0
+1.5
+2.0
+2.5
+3.0
+3.5
+4.0
+4.5
+5.0
电压
V
-0.005
-0.001
-0.012
-0.015
-0.017
-0.021
-0.025
-0.030
-0.033
-0.037
根据表中所测数据计算灵敏度S,S=ΔX/ΔV,并在坐标图上做出V——X关系曲线。
V-X关系:
4.2半桥双臂和全桥
1.在完成半桥单臂的基础上,不变动差动放大器增益和调零电位器,依次将图(4)中电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变片,分别接成半桥和全桥测试系统。
2.重复实半桥单臂中的3一4步骤,测出半桥和全桥输出电压并列表,计算灵敏度。
3.在同一坐标上描出V一X曲线,比较三种桥路的灵敏度,并做出定性的结
4注意事项
1.实验前应检查实验接插线是否完好,连接电路时应尽量使用较短的接插线,以避免引入干扰。
2.接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动,以保证接触良好,拔出时也轻轻地转动一下拔出,切忌用力拉扯接插线尾部,以免造成线内导线断裂。
3.稳压电源不要对地短路。
4.应变片接入电桥时注意其受力方向,一定要接成差动形式。
5.直流激励电压不能过大,以免造成应变片自热损坏。
6.由于进行位移测量时测微头要从零到正的最大值,又回复到零,再到负的最大值,因此容易造成零点偏移,因此计算灵敏度时可将正ΔX的灵敏度与负的ΔX的灵敏度分开计算。
再求平均值,以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方法。
5思考题
1.再半桥单臂步骤(3)为什么要调整WD电位器使系统输出为零?
答:
为了使电桥平衡,因为当电桥处于平衡状态时,若某桥臂电阻产生增量,而E保持不变,则电桥的输出电压U仅与该桥臂的电阻增量有关,如果该电阻增量是由应变片信号引起的,则输出电压的变化量,就表征了应变信号的变化量,从而实现了机械应变信号——电信号的转换过程。
2.该实验使用的一种什么样的电桥?
答:
单臂直流电桥。
3.根据三种桥路的结果做出定性的结论。
答:
应变测试中,应变片感受的应变很微弱,其电阻相对变化率△R/R很小,需要专门的测量电路进行放大,将其转换为电信号加以检测。
通常采用电桥电路对信号进行转换或放大。
4.应变片接入电桥时为什么要接成差动形式?
如果不接成差动形式会产生什么后果?
答:
为了减少和克服非线性误差,以及由温度变化引起的电阻相对变化量,故采用差动电桥进行测试
Matlab信息分析入门
1.实验原理:
Matlab中的基本数据类型是向量和矩阵,所以很自然地,信号处理工具箱中的信号也用向量或矩阵表示。
列向量和行向量表示单通道信号,矩阵表示多通道信号,矩阵中的每一列表示一个通道。
Matlab约定向量和矩阵的下标从1开始,如果用户要指定信号的真实时间下标,则应另外构造一个向量作为时间轴。
2.实验目的:
(1):
了解Matlab信息分析的方法
(2):
掌握使用Matlab对图像信息进行处理
3.实验内容:
3.1快速傅里叶变换(FFT)
(1)实验代码:
t=0:
.001:
.255;%从0开始,间隔0.001到0.255
x=sin(2*pi*25*t);%产生信号x
%绘出时域图形,plot(x(1:
180))为画出x数组中第1到第180个数据
subplot(211),plot(x(1:
180));title('Originaltimedomainsignal');
X=fft(x,256)/128;%求x的傅立叶变换
Mx=abs(X);%求X的幅值
f=1000/256*(0:
127);%频率间隔f=1000/256
subplot(212),plot(f(1:
128),Mx(1:
128));title('Magnitudespectrum');
xlabel('Frequency(Hz)');
(2)Matlab运行仿真图像:
3.2
(1)实验代码:
t=0:
.001:
.255;
win=hanning(256);
x=sin(2*pi*25*t).*win';%加Hanning窗
subplot(211),plot(x(1:
256)),title('Windowedtimedomainsignal');
X=fft(x,256)/128;
Mx=abs(X);
f=1000/256*(0:
127);
subplot(212),plot(f(1:
128),Mx(1:
128)),title('Magnitudespectrum');
xlabel('Frequency(Hz)');
(2)Matlab运行仿真图像:
3.3
(1)实验代码:
Fs=1000;
t=(0:
1/Fs:
0.511);%from0step0.001to0.511,512points.
x=2*sin(2*pi*60*t)+2.5*sin(2*pi*120*t);
y=x+3*randn(size(t));
X=fft(x,256)/128;
Y=fft(y,256)/128;
Mx=abs(X);
My=abs(Y);
f=1000/256*(0:
127);
subplot(221),plot(x(1:
128)),title('Originaltimedomainsignal');
%(221)2排,2列,第1张图
subplot(222),plot(f(1:
128),Mx(1:
128)),title('Magnitudespectrum');
xlabel('Frequency(Hz)');%(222)2排,2列,第2张图
subplot(223),plot(y(1:
127),'g'),title('Noisetimedomainsignal');
%(223)2排,2列,第3张图
subplot(224),plot(f(1:
127),My(1:
127),'g'),title('Magnitudespectrum');
xlabel('Frequency(Hz)');%(224)2排,2列,第4张图
(2)Matlab运行仿真图像:
3.4
(1)实验代码:
t=0:
0.001:
0.512;
y=sin(2*pi*50*t)+sin(3*2*pi*50*t)/3+sin(5*2*pi*50*t)/5+sin(7*2*pi*50*t)/7;
Y=fft(y);
Pyy=abs(Y)/195;
f=1000*(0:
255)/512;
subplot(211),plot(t(1:
60),y(1:
60)),title('Time-domainsignal')
subplot(212),plot(f,Pyy(1:
256)),title('Spectrum')
(2)Matlab运行仿真图像:
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- 机械工程 测试 实验 报告