机设1101机械工程测量与试验技术实验指导书版副本9副本副本副本副本副本解读Word文件下载.docx
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星期
节次
实际时间
备注
3月24日
机设1101
1
三种桥路
305
6
(1-2)
(8:
00-9:
30)
2
(5-6)
(14:
00-15:
4月7日
电子秤
8
一)、实验目的:
1.观察了解箔式应变片的结构。
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。
(二)、实验原理:
本实验说明箔式应变片及半桥单臂直流电桥、半桥双臂直流电桥、全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,当测件受力发生变形,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。
电桥电路是最常见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,即:
R1R3=R2R4
1、半桥单臂工作电桥
此时U0=1R1US其中:
为电桥的输出电压,为电
04R1S
桥的输入电压。
R为电桥中的固定电阻。
直流
桥路中R1为箔式应变片,WD为直流调平衡电位器,
激励电源为4V。
2、半桥双臂工作电桥
1R
此时U0=12RR11US,其中:
U0为电桥的输出电压,US
为电桥的输入电压。
3、四臂(全桥)工作电桥此时U0=R1US,其中:
为电桥的输出电压,为
R1
电桥的输入电压。
由此可见,采用四臂工作的电桥能获得线性输出,同时它的输出电压为半桥单臂工作
电桥输出电压的四倍,为半桥双臂工作电桥输出电压的二倍。
(三)、实验所需部件:
直流稳压电源(4V档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、悬臂梁、称重砝码、电压表。
四)、实验步骤:
1、预热:
确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。
2、调零:
先将差动放大器增益置最小的位置(逆时针方向旋转到底),然后缓慢调整电桥电位器,使测试系统输出接近零;
再将差动放大器增益逐步往上调大至中间位置
(不要调至最大位置),缓慢调整电桥电位器,使测试系统输出为零。
3、加载:
在悬臂梁上依次放上砝码,依次记录差动放大器输出电压值。
加载
输出电压
组桥方
式
半桥单臂
半桥双臂
全桥
(五)、注意事项:
1、实验前应检查接插线是否完好,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。
(六)、思考题
1、使用仪器的名称是什么?
仪器上有哪些传感器?
(灵敏度S=ΔV/ΔW,
2、在实验的各种组桥方式中,计算并判断哪种组桥方式的灵敏度ΔV——输出电压平均变化量,ΔW——重量变化量)最高?
实验2
交流全桥组成的电子秤
一)、实验目的
1、了解交流激励的四臂应变电桥的原理;
1、掌握交流激励的四臂应变电桥的实际应用。
二)、实验原理
移相器
相敏检波器
电压频率表
低通滤波器
差动放大
器
图(b)交流全桥连线示意图
图(c)交流全桥组桥图
图(a)是交流全桥测量电路一般形式的连线图,图(b)是交流全桥测量电路一般形式
的连线示意图。
从交流应变电桥表面上来看,组成电桥四个臂的元件都是电阻,在调电桥平衡时只考虑电阻就够了,实际上必须把导线及应变片本身的分布电容考虑进去,(为了分析方便,把分布电容归并在两个桥臂中,见图(c)交流应变电桥)。
这样,各桥臂阻抗分别为
Z2
1十jR2C2
R2
Z3=Z4=R,电桥平衡时Z1Z3=Z2Z4
将各桥臂阻抗代入上式中,整理后得2=33=1
R1R4R4C2
可见,在进行平衡调节时不但应进行电阻平衡,还要进行电容平衡,,且常需反复平衡多次。
放大器的作用:
将电桥输出的调幅波进行放大以满足相敏检波器的要求。
相敏检波器的作用:
放大后的调幅波必须用相敏检波器将它还原(解调)为被测应变信号波形。
相敏检波电路的主要特点是除了所需解调的调幅信号外,还要输入一个参考信号,有了参考信号就可以用它来监别输入信号的相位和频率。
相敏检波电路还具有选频的能力,从而提高测控系统的抗干扰能够力。
移相器的作用:
是将信号的相位移动一个角度。
因为相敏检波器的参考信号与被测信号有严格的相位关系,需由移相电路实现。
低通滤波器的作用:
相敏检波器输出的被测信号是被低频应变信号调制的高频信号,包括被检测的低频信号外,还有高频信号,为了还原被检测的信号,必须用低通滤波器去掉高频分量,保留低频应变信号。
三)、实验所需部件电桥、音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、双孔悬臂梁、称重砝码、电压表
四)、实验步骤
1、将音频振荡器LV端连接电压/频率IN端,将音频振荡器的地线连接电压/频率表的地线,并且将电压/频率表置于20K档,调节音频振荡器两个旋钮,使音频振荡器输出频率为5KHZ,然后拔掉连接线。
2、按图(a)连接线路。
将电压/频率表置于2V档。
3、预热数分钟。
4、先将差动放大器增益置最小位置(逆时针方向旋转到底),然后缓慢调整电桥、WA电位器,使测试系统输出接近零;
再将差动放大器增益逐步往上调大至中间位置(不要调至最大位置),缓慢调整电桥、WA电位器,使测试系统
输出为零。
5、在称重平台上逐步加上砝码进行标定,并将结果填入表格
W(g)
V(V)
6、取走砝码,在称重平台上加一未知重量的物品,记下电压表读数:
(V)
7、根据坐标上W—V曲线求出物品的重量。
(五)、注意事项欲提高交流全桥的灵敏度,可用示波器观察相敏检波器输出端波形,若相敏检波器输出端波形脉动成份较大,则系统虽然可以调零,但灵敏度较低,提高灵敏度的方法是
当系统初步调零后,再调节电桥中的电位器,使相敏检波器输出波形尽量平直,然后用手将悬臂梁压到最低,调节“移相”旋钮,使相敏输出端波形为相连接的整流波形。
再放手恢复梁的自然位置,调节“”,使系统输出为零,这样系统灵敏度会最高。
(六)、思考题交流应变测量电桥在进行平衡调节时要进行哪两种平衡调节;
相敏检波器和低通滤波器的作用各是什么?
实验报告必须按顺序装订好)
箔式应变片三种桥路性能比较实验报告班级______姓名______学号______(一、实验目的:
、实验原理:
三、实验连线图:
(1)、半桥单臂工作电桥连线图(用铅笔绘制)
箔式应变片三种桥路性能比较
实验报告
班级______姓名______学号______(实验报告必须按顺序装订好)
2)、半桥双臂工作电桥连线图(用铅笔绘制)
3)四臂(全桥)工作电桥连线图(用铅笔绘制)
四)、差动放大器输出电压值。
10
(五)、思考题:
2、在实验的各种组桥方式中,计算并判断哪种组桥方式的灵敏度(灵敏度S=ΔV/ΔW,ΔV输出电压平均变化量,ΔW——重量变化量)最高?
11
班级______姓名______学号______(实验报告必须按顺序装订好)
、实验目的:
、交流全桥实验连线图:
三、实验数据:
四、未知重量的物品对应的电压表读数:
12
五、画出W—V曲线(用铅笔绘制):
六、根据坐标上W—V曲线求出物品的重量()克。
七、思考韪:
(1)、交流应变测量电桥在进行平衡调节时要进行哪两种平衡调节。
(2)、放大器、相敏检波器、移相器和低通滤波器的作用各是什么?
13
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