1、测试技术实验 报告 题目 测试技术验 班级 机自 1103 班 姓名 孟齐志 学号 41140086 北京科技大学 2014 年 05 月 31 日 1 目 录 实验一 电阻应变式传感器应用 1 实验二 悬臂梁动态参数测试 8 实验三 电涡流传感器测量位移实验 13 实验四 磁电式传感器测转速实验 25 1 实验一 电阻应变式传感器应用 一、实验目的与要求 1.了解布片组桥方法 2.掌握传感器静态标定方法 3.掌握直流放大器的应用方法 4.掌握对传感器进行精度分析的方法 5.学会利用应变式传感器称重 二、 实验仪器及装置 1万用表 2直流放大器（带 供桥稳压电源 ） 3悬臂梁实验台 4. 砝码
2、 5. 被称重试件 三、 实验内容 1.标定实验 1)布片组桥 ：利用悬臂梁实验台，将粘贴在等强度梁上的应变片，按照一定的规则组桥 (如图所示 )。 AA CA BA DA U 0A U y R 1 R 2 R 4 R 3 I 1 I 2 AA 2 2)接线 ：传感器全桥的供电端 Uo 及输出端 Uy与直流放大器的输入电缆相接，直 流放大器的输入电缆为四芯屏蔽电缆，其中两芯为供桥电源（ 10V），另外两芯传输电桥输出电压；直流放大器的输出电缆与万用表相接，万用表的档位拨到直流2V档或 20V档。 3)加载 ：在等强度应变梁悬臂端的加载挂架处用砝码进行加载，每次 0.5kg，由小到大逐点递增 ,
3、在加载的过程中记录砝码的重量与桥路（直流放大器）的电压输出信号。 4)卸载 ：将输入量由大到小逐点递减，同时记录在卸载过程中砝码的重量与桥路（直流放大器）的电压输出信号。 5)重复 加载 、卸载 3 次，将所得输出 输入测试数据记录在下表 。 表 1-1 传感器标定实验记录 载荷P(kg) 输出电压 U（ V） 平均值（ V） U=f(P)（ V） 第一次 第二次 第三次 0 2.147 2.154 2.141 2.147 2.147 0.5 2.403 2.401 2.397 2.400 2.397 1.0 2.650 2.651 2.647 2.649 2.648 1.5 2.905 2.
4、900 2.898 2.901 2.898 2.0 3.155 3.147 3.142 3.148 3.148 1.5 2.902 2.898 2.893 2.898 2.898 1.0 2.647 2.650 2.641 2.646 2.648 0.5 2.398 2.396 2.393 2.396 2.397 0 2.150 2.146 2.144 2.147 2.147 3 6)画出标定曲线： 0 0 . 5 1 1 . 5 2012345传感器标定曲线加载的重量（ Kg ）传感器输出信号（V）7）数据处理。根据标定曲线确定传感器灵敏度、 线性度 、迟滞、重复性。 7.1传感器灵敏度 传
5、感器灵敏度即 当被测量 x 有一个变化量 x ，引起传感器的输出发生相应的变化量 y ，则定义灵敏度 gS 为 g yS x对于标定曲线非常接近直线的传感器来说，灵敏度就是拟合直线的斜率。 故传感器灵敏度： 3 . 1 4 2 . 1 7 0 . 5 0 0 5 ( / )2 . 0 0gS V K g 4 7.2传感器线性度 载荷P(kg) 平均值（ V） U=f(P)（ V） 最大线性误差 mL（ V） 0 2.147 2.147 0 0.5 2.400 2.397 0.003 1.0 2.649 2.648 0.001 1.5 2.901 2.898 0.003 2.0 3.148 3.
6、148 0 1.5 2.898 2.898 0 1.0 2.646 2.648 0.002 0.5 2.396 2.397 0.001 0 2.147 2.147 0 传感器 线性度一般用最大线性误差与满量程输出值的比值来表示： 其中 最大线性误差 mL 通过观察标定数据的平均值与端基法直线的最大偏差来确定。 即 m m a x 0 . 0 0 3 ( )L U U V 由此可得 0 . 0 0 31 0 0 % 1 0 0 % 0 . 3 % . .3 . 1 4 8 2 . 1 4 7mFSL FSy 线 性 度 5 7.3传感器（回程误差） 载荷P(kg) 输出电压 U（ V） 去程平均
7、值（ V） 回程平均值（ V） 回程差 h 第一次 第二次 第三次 0 2.147 2.154 2.141 2.147 2.147 0 0.5 2.403 2.401 2.397 2.400 2.396 0.004 1.0 2.650 2.651 2.647 2.649 2.646 0.003 1.5 2.905 2.900 2.898 2.901 2.898 0.003 2.0 3.155 3.147 3.142 3.148 3.148 0 传感器迟滞 一般用与满量程输出值的比值来表示： 其中 加载与卸载的最大输出差值 h 通过观察 去程与回程 平均值 之 差来确定。 即2 0 1 0m a
8、 x m a x | | 0 . 0 0 3 ( )h y y U U V 回 程 去 程由此可得 0 . 0 0 31 0 0 % 1 0 0 % 0 . 3 % . .3 . 1 4 8 2 . 1 4 7FSh FSy 迟 滞 6 7.4传感器重复性 载荷P(kg) 输出电压 U（ V） 输出偏差mR 第一次 第二次 第三次 0 2.147 2.154 2.141 0.013 0.5 2.403 2.401 2.397 0.006 1.0 2.650 2.651 2.647 0.004 1.5 2.905 2.900 2.898 0.007 2.0 3.155 3.147 3.142 0
9、.013 1.5 2.902 2.898 2.893 0.005 1.0 2.647 2.650 2.641 0.009 0.5 2.398 2.396 2.393 0.005 0 2.150 2.146 2.144 0.006 传感器 重复度用 同 一组输出量值相互偏差的最大值 与满量程输出值之比来表示 ： 其中 偏离的差值的最大值 mR 通过 同一被测量值所对应的多次测量得到一组输出量 值相互偏离的 最大 差值 来确定。 即 m 2 0 1 0m a x m a x 0 . 0 0 3 ( )ijL y y U U V 由此可得 0 . 0 1 31 0 0 % 1 0 0 % 1 . 3
10、 % . .3 . 1 4 8 2 . 1 4 7mFSR FSy 重 复 度 7 2称重实验 试利用已标定的应变式传感器称出所给被称重试件的重量。具体要求： 1)把被称重试件放在传感器的加载挂架上，记录直流放大器输出的电压值； 实验最后，本组成员将被称重试件放在传感器的加载挂架上记录直流放大器输出电压为： = 2.391UV输 出 （ ） 2)根据标定数据得到“输出电压值与被称重量”的关系式，利用该关系式确定被称重试件的重量。 由数据处理结果知标定 曲线： 0 .5 0 0 5 2 .1 4 7U f P P 知： ( 2 . 1 4 7 ) 0 . 5 0 0 5P F U U 代入 =
11、2.391UV输 出 （ ） 得， ( 2 . 3 9 1 2 . 1 4 7 ) 0 . 5 0 0 5 0 . 4 8 8P F U K g 8 实验二 悬臂梁动态参数测试 一、实验目的 本实验主要目的是培养同学面对实际测试任务，自己独立实施实验的能力。要求同学 综合运用已学知识，构思自己的实验方案 如何组成测试系统；选用哪些测试仪器及设备；在该系统中起何作用 ? 二、 实验要求 1测试悬臂梁的动态参数； 2掌握传感器、激振器等常用振动测试设备的使用方法； 3了解振动测试的基本方法和系统构成。 三、实验仪器 (参考 ) 1功率放大器 2激振器 3信号发生器 4加速度传感器 5 电荷放大 器
12、 四、实验任务 现有一根钢板，长 L=40cm， 厚 b=O.5cm， 宽 c=5cm，用它做成插入端悬臂梁 (如图所示 )。 9 外伸臂长可调节成三种长度： Ll=28cm L2=24cm L3=20cm 1. 试计算 三种长度下悬臂梁的一阶固有频率 0f 试件原始数据的量测与计算 表 2-1 原始数据表 梁的几何尺寸 (cm) 材料性能 L b c a E Io 40 0.5 5 1.875 622.1 10 /kgf cm 245.2 10 cm 5 2 21 .9 9 1 0 /kgf s cm 2. 试设计一个测试系统，用实验的方法实测这三种长度 下 悬臂梁的一阶固有频率 0f ，
13、将实验结果填入表 2-2与理论值对比 （理论值计算参见本章附录） ， 具体要求如下： 1） 拟定实验的原理方法 ； 本实验 对 试件施加一个稳定的单一频率的正弦激振力，在试件达到稳定状态后，测定振动响应与正弦 信号 的幅值比 ，幅值比最大则说明系统发生共振，此时激励频率近似等于系统固有频率。 （示意如下图所示） 为了测得整个频率范围内的频率响应，必须 近似 无级地改变正弦激振力的频率，这一过程称为频率扫描。频率扫描可以用手动或自动方式实现。在扫描过程中，必须采用足够缓慢的扫描速度，以保证测 试、分析仪器有足够的响应时间和使被测试件能够处于稳态振动状态。 当 被测试件处于稳态振动状态 后肉眼观察
14、幅值之间的相对大小，观察不同频率下10 幅值的最大值并记录此时的激励力频率，即为系统固有频率。 2） 画出所设计的测试系统框图 ； 由实验原理知本实验 测试系统框图 如下： 3） 写出在该测试系统中选用的测试仪器及设备的名称、作用及工作原理 ； 1信号发生器 ： 产生频率为 20Hz 200kHz的正弦信号（低频） 。 2功率放大器 ： 对信号进行功率放大。 3激振器 ： 附加 于机械设备上 利用机械振动在机械和设备上产生激励力 。 4压电式加速度计 ：利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与
15、被测加速度成正比。 5.电荷放大器 ： 电荷放大器由电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放、电源几部分组成 ，可以实现将微弱电荷信号放大输出的作用。 6.示波器： 示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。 工作原理是 利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器 Y偏转极板上的电压最大值的相对大小 ，从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。 4） 使用这些仪器及设备应注意哪些问题 ? 1.激振器顶杆应在红线内； 2.改变 L时，需将激振器先松开； 3.功率放大器指针偏置不要过大（本实验小于 3即可 ） ； 4实验结
16、束后将功率放大器“增益调节”调至最小。 除此处特别强调外，其他设备均应按照相关使用说明进行使用。 11 五、实验数据处理与分析 1.实验与理论结果对比 ,分析误差原因 填写 理论值与实验值比较表 表 2-2 理论值与实验值比较表 频率（ Hz） 长度 (cm) L2=24 L3=28 理论值 103.52 71.89 52.82 实际值 82.200 52.990 43.590 利用相对测量误差公式：000 100%ffff 测 进行数据处理如下： 当 L1=20cm时，0008 2 . 2 0 0 1 0 3 . 5 21 0 0 % 1 0 0 % 2 0 . 6 %1 0 3 . 5 2
17、f fff 测 当 L1=24cm时，0005 2 . 9 9 0 7 1 . 8 91 0 0 % 1 0 0 % 2 6 . 3 %7 1 . 8 9f fff 测 当 L1=20cm时，0004 3 . 5 9 0 5 2 . 8 21 0 0 % 1 0 0 % 1 7 . 5 %5 2 . 8 2f fff 测 误差分析： 1.实验结果显示，本实验存在着较大的误差，通过以上三组误差的 对比发现，其均在 20%附近变动 ，由此可判断主要误差为系统误差。究其原因可能是实验室测试设备的精度受限，从测试技术考虑的话也可能系统本身精度很高，但因为长时间未重新标定而导致示值上较大的误差出现。 2
18、.本实验相对误差虽然在 20%附近浮动，但误差与误差之间也有一定的差距，如L1=20cm 和 当 L1=24cm 就相差近 6%，我认为在实验过程中有以下原因可以导致： 1）钢板尺测量距离后要固定钢板，在这一过渡期可能导致了钢板自由端长度的变化。 2）在接近系统固有频率时，系统响应幅值最大，但由于人眼视差不一定能够准确判断最大值 ，从而导致了频率的判断误差。 12 2实验中所遇问题的讨论 1）初步确定实验方案后，我们小组 遇到的第一个问题就是以什么形式的激励力去激励钢板振动。最后联系自动控制理论与机械振动课程相关知识做出对比分析，发现用正弦信号做激励力作用于系统可以通过系统的频率特性反应给输出
19、的也是正弦信号，因此便于该信号的显像与对比，最终发现该实验确实原则了正弦信号作为激励力。 2）可不可以运用所学知识对连续体各 阶 固有频率进行试验测定？简单的讨论之后发现这个问题已经超出我们当前的知识范围了，所以有些困难，通过课后查阅相关文献后我们 发现仍然可以用共振法对悬臂梁的各 阶 固有频率进行测定。 但原理比一阶固有频率复杂，其中主要涉及到频率方程的构造。 附录 插入端悬臂梁固有频率 0f 的 计算 : 0220 2 EILaf （ 2-1） 式中： a 振型常数，一阶振型时 a=1.875 L 悬臂梁外伸长度 (cm)； E 梁的弹性模量 (kgf cm2)； Io 梁的截面惯性矩 （
20、 cm4） ； 单位长度的质量 (kgfs2/ cm2)。 梁的尺寸为： b=0.5cm c=5cm L可调 横截面积为： bc 设 L=40cm 而 E=2.1 610 kgf/cm2 424330 102.5052.012 )5.0(512 cmcmcbI cmkgcmcmgcbv /105.19)(55.0)/(8.7 323 13 式中 v 为梁的单位体积质量，将 kg 化为工程质量单位： mskgfkg /8.911 2 22523 /1099.11108.9 5.19 cmsk g fcmm sk g f 将各数值代入公式 (2-1)中 Hzf 88.252 5.1621099.1
21、 102.5101.2)40(2 )875.1( 5 26220 实验三 电涡流传感器测量位移实验 一、 实验目的 ： 1. 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 2. 了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 3. 了解电涡流传感器在实际应用中其位移特性与被测体的形状和尺寸有关。 二 、 实验 原理 ： 通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离 等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从
22、而改变激磁 线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制成的。电涡流工作在非接触状态 (线圈与金属体表面不接触 )，当线圈与金属体表面的距离以外的所有参数一定时可以进行位移测量。 三、 实验 器件与单元 ： 电涡流传感器实验模板、电涡 流传感器、直流电源、数显单元、测微头、被测体（铁质圆片 ，铝质圆片，铜质圆片，铝质圆柱 ）。 四、 实验步骤 1根据图 3-1 安装电涡流传感器。 14 图 8 1 电涡流传感器安装示意图图 图 3-1 电涡流传感器安装示意图 图 3-2 实验装置原理图 2观察传感器结构，这是一个平绕线圈。 3将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有 L 的两端插孔中，作为振荡器的
23、一个元件。 4在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。 5将实验模板输出端 Vo 与数显单元输入端 Vi 相接。数显表量程切换开关选择电压 20V 档。 6用连接导线从主控台接入 15V 直流电源，接到模板上标有 15V 的插孔中。 15 7使测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，然后每隔 0.5mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将结果列入表 3-1。 表 3-1 被测体为铁质圆片时的位移与输出电压数据 X（ mm） 4.560 5.060 5.560 6.060 6.560 7.060 7.560 8.060 8.560 9.060 V(v) 0
24、.01 0.49 1.06 1.71 2.42 3.17 3.95 4.73 5.48 6.19 X（ mm） 9.560 10.060 10.560 11.060 11.560 12.060 12.560 13.060 13.560 14.060 V(v) 6.83 7.42 7.93 8.39 8.79 9.14 9.44 9.70 9.92 10.11 8根据 表 3-1 数据，画出 V X 曲线，试计算量程为 3mm 时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。 4 6 8 10 12 14 16024681012铁质圆片位移与输出电压关系曲线位移（ mm)电压（V）16 根据
25、表 3-1 数据，画出 V X 曲线如上图。由图可知，曲线在 6.060mm-9.060mm 区间内线性度较好，取此 3mm 区间 运用端基法 做拟合曲线如下： X（ mm） 6.060 6.560 7.060 7.560 8.060 8.560 9.060 V(v) 1.71 2.42 3.17 3.95 4.73 5.48 6.19 拟合值 1.71 2.46 3.20 3.95 4.70 5.44 6.19 线性误差 0 0.04 0.03 0 0.03 0.04 0 拟合曲线灵敏度： 6 . 1 9 1 . 7 1 1 . 4 9 3 ( / )3gS V m m 拟合曲线线性度： 0
26、 . 0 41 0 0 % 1 0 0 % 1 . 3 % . .3mFSL FSy 线 性 度 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 5 9 9 . 51 . 522 . 533 . 544 . 555 . 566 . 5铁质圆片位移与输出电压 3 m m 拟合曲线位移（ mm)电压（V）17 9.将 铁质圆片换成铝质圆片和铜质圆片，重复 57 步骤，进行被测体材料对电涡流传感器性能影响实验。分别列入表 3-2 和表 3-3，并根据表中数据计算量程为 3mm时的灵敏度和线性度。 表 3-2 被测体为铝质圆片时的位移与输出电压数据 X（ mm） 4.650 5.150 5.650 6.1
27、50 6.650 7.150 7.650 8.150 8.650 9.150 V(v) 3.14 4.71 6.04 7.12 7.98 8.65 9.18 9.59 9.91 10.18 X（ mm） 9.650 10.150 10.650 11.150 11.650 12.150 12.650 13.150 13.650 14.150 V(v) 10.39 10.56 10.70 10.81 10.90 10.99 11.05 11.11 11.15 11.19 根据 表 3-2 数据，画出 V X 曲线如下： 4 6 8 10 12 14 163456789101112铝质圆片位移与输出
28、电压关系曲线位移（ mm)电压（V）18 由图可知，曲线在 9.150mm-12.150mm 区间内线性度较好，取此 3mm 区间运用端基法做拟合曲线如下： X（ mm） 9.150 9.650 10.150 10.650 11.150 11.650 12.150 V(v) 10.18 10.39 10.56 10.70 10.81 10.90 10.99 拟合值 10.18 10.32 10.45 10.59 10.72 10.86 10.99 线性误差 0 0.07 0.11 0.11 0.09 0.04 0 拟合曲线灵敏度： 1 0 . 9 9 1 0 . 1 8 0 . 2 7 ( /
29、 )3gS V m m 拟合曲线线性度： 9 9 . 5 10 1 0 . 5 11 1 1 . 5 12 1 2 . 51 0 . 21 0 . 31 0 . 41 0 . 51 0 . 61 0 . 71 0 . 81 0 . 9111 1 . 1铝质圆片位移与输出电压 3 m m 拟合曲线位移（ mm)电压（V）19 0 . 1 11 0 0 % 1 0 0 % 3 . 6 % . .3mFSL FSy 线 性 度 表 3-3 被测体为 铜 质圆片时的位移与输出电压数据 X（ mm） 5.100 5.600 6.100 6.600 7.100 7.600 8.100 8.600 9.10
30、0 9.600 V(v) 2.43 3.91 5.26 6.14 7.36 8.12 8.73 9.22 9.62 9.93 X（ mm） 10.100 10.600 11.100 11.600 12.100 12.600 13.100 13.600 14.100 14.600 V(v) 10.18 10.39 10.56 10.70 10.81 10.91 10.99 11.05 11.11 11.16 根据 表 3-3 数据，画出 V X 曲线如下： 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1523456789101112铜质圆片位移与输出电压关系曲线位移（ mm)电压（V）20
31、 由图可知，曲线在 5.100mm-8.100mm 区间内线性度较好，取此 3mm 区间运用端基法做拟合曲线如下： X（ mm） 5.100 5.600 6.100 6.600 7.100 7.600 8.100 V(v) 2.43 3.91 5.26 6.14 7.36 8.12 8.73 拟合值 2.43 3.48 4.53 5.58 6.63 7.68 8.73 线性误差 0 0.43 0.73 0.56 0.73 0.44 0 拟合曲线灵敏度： 8 . 7 3 2 . 4 3 2 . 1 ( / m m)3gSV 拟合曲线线性度： 0 . 7 31 0 0 % 1 0 0 % 2 4
32、. 3 % . .3mFSL FSy 线 性 度 5 5 . 5 6 6 . 5 7 7 . 5 8 8 . 523456789铜质圆片位移与输出电压 3 m m 拟合曲线位移（ mm)电压（V）21 分别比较三种不同材质被测体实验结果的差异： 1.本实验圆片位移与输出电压的关系曲线整体趋势是一致，但具体的位移与输出电压的关系又随着材质的不同而存在差异。 2. 传感器特性与被测体的电导率 、磁导率 有关，当被测体为导磁材料（如铁 ）时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵敏度降低。而当被测体为弱导磁材料（如铜，铝 等）时，由于磁效应弱，相对来说涡
33、流效应要强，因此传感器感应灵敏度 要高。 3.本实验 3mm 量程区段 是按照线性度区间确定的，不同材质圆片良好的线性区间是不一样的所以在某种程度上由该不同区间所得到的灵敏度没有太大的可比性。本实验铁片与铜片所取区间靠前而铝片区间靠后，因此 导致本实验 得到的 灵敏度 g ggS S S铜 铁 铝与理论灵敏度 g ggS S S铜 铝 铁存在差异。 4.本实验结果表明不同材质在不同区间段内直线度不同，本次数据处理区间所得直线度关系为铜 铝 铁。 10.将被测体换成铝质圆柱， 重复 57 步骤，进行被测体形状和 尺寸对电涡流传感器性能影响实验。将数据列入表 3-4，计算量程为 3mm 时的灵敏度
34、和线性度。 表 3-4 不同 形状和 尺寸时的被测体特性数据 X（ mm） 4.650 5.150 5.650 6.150 6.650 7.150 7.650 8.150 8.650 9.150 铝片 V(v) 3.14 4.71 6.04 7.12 7.98 8.65 9.18 9.59 9.91 10.18 铝柱 V(v) 6.82 7.86 8.66 9.28 9.76 10.13 10.41 10.63 10.80 10.94 X（ mm） 9.650 10.150 10.650 11.150 11.650 12.150 12.650 13.150 13.650 14.150 铝片 V
35、(v) 10.39 10.56 10.70 10.81 10.90 10.99 11.05 11.11 11.15 11.19 铝柱 V(v) 11.04 11.12 11.19 11.24 11.28 11.31 11.34 11.36 11.37 11.39 22 根据 表 3-4 数据，画出铝质圆柱 V X 曲线如下： 根据 表 3-4 数据，画出 V X 曲线如上 图。由图可知，曲线在 9.150mm-12.150mm区间内线性度较好，取此 3mm 区间运用端基法做拟合曲线如下： X（ mm） 9.150 9.650 10.150 10.650 11.150 11.650 12.150
36、 V(v) 10.94 11.04 11.12 11.19 11.24 11.28 11.31 拟合值 10.94 11.00 11.06 11.12 11.19 11.25 11.31 线性误差 0 0.04 0.06 0.07 0.05 0.03 0 4 6 8 10 12 14 166 . 577 . 588 . 599 . 5101 0 . 5111 1 . 5铝质圆柱位移与输出电压关系曲线位移（ mm)电压（V）23 拟合曲线灵敏度： 1 1 . 3 1 1 0 . 9 4 0 . 1 2 3 ( / m m)3gSV 拟合曲线线性度： 0 . 0 71 0 0 % 1 0 0 %
37、2 . 3 % . .3mFSL FSy 线 性 度 试比较被测体形状和尺寸对电涡流传感器特性的影响： 通过实验可知，由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，当被测物体为圆柱且探头中心线与轴心线正交时，被测轴直径小会导致传感器的灵敏度会下降，被测体表面越小，灵敏度下降越多。所以铝片的灵敏度大于铝柱的灵敏度。 9 9 . 5 10 1 0 . 5 11 1 1 . 5 12 1 2 . 51 0 . 91 0 . 9 5111 1 . 0 51 1 . 11 1 . 1 51 1 . 21 1 . 2 51 1 . 31 1 . 3 5铝质圆片位移与输出电压关系曲线位移（ mm)电压（V）24 五、
38、实验结论 （体会与收获） 1） 本实验通过电涡流传感器测位移让我从现实的角度上理解了该方法的工作原理和特性，也了解到不同被测材料以 及不同形状和尺寸均会对测试性能有影响。 2）测试技术在理论上有着完美的依据，但现实的应用中却存在着很多的近似，让我更加深刻的体会到测试技术作为一门注重工程应用的学科，在现实中对测试影响因素合理取舍的重要性。 3）通过对测试技术的学习，我了解到测试在生活中 和 工程中的重要性 。也体会到测试方法的多样性，如测试量之间存在着某种联系，完全可以通过对该关系中的易测量进行获得，从而精确得到难测量。体现在思维上就是得学会变通。 4）通过对实验的亲身体验， 我 发现自己在运用
39、知识解决实际问题时总是存在着欠考虑之处。从而知道 像朱老 师那样 要做好测试技术的确不是一件简单的事， 因此 在平时的学习生活中更是要 注重培养解决实际问题的能力。对于我们工科学生来说，这些至关重要。25 实验 四 磁电式 传感器测 转 速实验 一、实验目的 ： 了解磁电式 传感器 测量转速的原理。 二、实验 原理 ： 基于电磁感应原理， N 匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势： 发生变化，因此当转盘上嵌入 N 个磁钢 时，每转一周线圈感应电势产生 N 次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。 三、实验 器件 ： 主机箱、磁电式传感器、转动源。 四、实验步骤： 1、根据图
40、4-1 将磁电式 传感器安装于磁电支 架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为 23。 图 4-1 磁电式 传感器实验安装、接线示意图 2、首先在接线以前，合上主机箱电源开关，将主机箱中的转速调节电源 2 24V旋钮调到最小 (逆时针方向转到底 )， 接入电压表 (显示选择打到 20V 档 )监测大约为 0V左右；然后关闭主机箱电源，将磁电 式 传感器、转动电源按图 4-1所示分别接到主机箱的相应电源和频率转速表 (转速档 )的 Fin上（线号 1接 Fin+，线号 2接 Fin-）。 dtdNe 26 3、合上主机箱电 源开关，在小于 10范围内 (电
41、压表监测 )调节主机箱的转速调节电源 (调节电压改变电机电枢电压 )，观察电机转动及转速表的显示情况。 4、从 4开始记录每增加相应电机转速的数据 (待电机转速比较稳定后读取数据 ),列入表 4-1；画出电机的 V (电机电枢电压与电机转速的关系 )特性曲线。实验完毕，关闭电源。 表 4-1 电压与电机转速数据 根据 表 4-1 数据，画出 电机的 V 曲线如 下： 电压 V（ V） 4 5 6 7 8 9 10 转速 n(r/min) 860 1080 1370 1630 1870 2100 2310 4 5 6 7 8 9 108001000120014001600180020002200
42、2400电机电压与转速关系曲线转速 n （ r / m i n )电压（V）27 运用端基法做拟合曲线如下： 电压 V（ V） 4 5 6 7 8 9 10 转速 n(r/min) 860 1080 1370 1630 1870 2100 2310 拟合值 860 1101.7 1343.4 1585.1 1826.8 2068.5 2310 线性度误差 0 21.7 26.6 44.9 43.2 31.5 0 拟合曲线灵敏度： 2 3 1 0 8 6 0 2 4 1 . 7 ( / m m)1 0 4gSV 拟合曲线线性度： 4 4 . 91 0 0 % 1 0 0 % 3 . 1 % . .2 3 1 0 8 6 0mFSL FSy 线 性 度4 5 6 7 8 9 1080010001200140016001800200022002400电动机转速与电压关系拟合曲线转速 n （ r / m i n )电压（V）
