现代测试关键技术试验参考指导书.doc

现 代 测 试 技 术
实 验 指 导 书

物流工程学院
港机实验室编

武汉理工大学
9月

前 言
《当代测试技术》课程是机械设计制造及其自动化、物流工程等专业一门实践性较强专业基本必修课。通过本课程实验教学，让学生在熟悉当代测试技术理论基本上掌握测试技术基本知识和实验技能及信号分析解决办法，培养和提高学生从事科学实验实际动手能力。
依照《当代测试技术》实验教学大纲内容安排，特制定本实验教学指引书，其内容涉及信号分析实验、传感器原理实验、应变电桥输出特性与静态应变测量实验和构造动态应力应变测量实验。
本指引书由朱泽、宋强编写，其中实验一、实验四由朱泽编写，实验二、实验三由宋强编写。

编者
9月

目 录
实验一 信号分析实验………………………………………… 1
实验二 传感器原理实验………………………………………13
实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验……………18
实验四 构造动态应力应变测量实验…………………………23

实验一 信号分析实验

一、实验目和规定
1．理解测试信号分类和描述，学会信号时域分析、频域分析和有关分析。
2．纯熟掌握对周期信号与非周期信号进行频谱分析环节与作图办法，熟知其频谱特性。
3．通过上机实验，学会应用信号分析软件进行信号分析解决。
4．规定上机前仔细阅读实验指引书关于内容及实验环节，为顺利地完毕实验做好准备。
二、实验设备
微型电子计算机若干台，配以应用信号分析软件进行信号分析解决。
三、实验环节
1. 典型信号及谱分析
（1） 时域信号波形及其谱观测，数据检索和列表查看
双击“”打开信号分析软件。点击右侧操作菜单“”，在其下拉选项中选取“”选项，将会浮现通道配备窗口，对于AI1-01通道，在该窗口“参数”列中，点击“类型”下信号下拉选项，选取“随机”信号，如图1所示。

图1 随机信号选取
信号类型设立好后，点击该随机信号右侧“幅值”参数下数值，该选项即被激活，将其更改为“4000mv”，最后点击通道配备窗口右下角“”按钮，予以保存。该软件在“”模式下菜单选项共4项：“参数文献”“存储规则”“设立”“测量”如图2所示。单击最右侧“”，浮现如图3所示测量界面，在该界面最右侧为信号通道选取某些，如图4所示，被选中通道前面会浮现“”，系统默认是1号机AI1-01通道，也就是咱们设立随机信号。

图2 测量模式下菜单栏

图3 测量界面内容图

图4 模仿信号通道列表
点击左上角“”工具，可进行信号采集，咱们要将采集信号放到指定文献夹，在弹出“新建工程”窗口中（如图5所示），可进行“文献存储位置”和“文献名”设立，示例中将信号文献命名为“01-1”，点击右下角“”按钮后，会弹出“新建测试”对话框（如图6所示），需要进行“文献名”设立，示例将文献命名为“01-1”。设立完毕后，软件便开始进行信号采集工作了，当信号采集约10s 时，点击左上角“”按钮，停止对信号采集，并自动保存。

图5 “新建工程”对话框

图6 “新建测试”对话框
采集到随机信号如图7所示，点击图形右下方“”可对图形进行X方向上放大，点击图形右下方“”可对图形进行X方向上缩小。点击图形左上方“”可对图形进行Y方向上放大，点击图形左上方“”可对图形进行Y方向上缩小。

图7 采集到随机信号时域图
单击图形左侧图形参数设立选项某些中（如图8所示）“”选项卡，在最下方“”栏，单击“全选”前方框，在图形区域浮现该时域信号记录信息，单击该记录信息可进行位置移动。

图8 图形参数设立选项图
（2） 信号辨认及变换
在“通道配备”中将第AI1-5通道信号类型设立为脉冲信号，并对该脉冲信号周期设立为10s，起始相位90.0deg，占空比0.1%，各项参数设立如图9所示。通过信号采集功能进行信号采集，存储采集信号文献名可重新命名也可使用上题文献名（示例采用后者方式），采集时长约12s信号。（相应操作环节可参照第（1）题中相应环节）。

图9 脉冲信号参数设立
单击左上角“”选项，进入信号分析模式，再单击工具栏中“”，将会浮现两张布局图：“记录仪”图（时域信号图）和“FFT”图（傅里叶变换图）。单击“记录仪”图，该图即被选中，在图形右侧通道选项卡，找到蓝紫色01-1文献夹并单击打开，将AI1-01通道前“”单击去掉对号，选中AI1-05通道，如图10所示，此时，“记录仪”图便会显示采集信号。同样，选中“FFT”图，在图形右侧通道选项卡，将蓝紫色01-1文献夹中AI1-01通道退选，并选中AI1-05通道，便可得到采集信号傅里叶变换图。将鼠标放在FFT图纵坐标位置，会浮现一条深蓝色调节条，往上拖动调节条可进行图形位置移动，拖动调节条得到类似图11图形。

图10 选中采集信号通道

图11 目的信号FFT图
（3） 方波
a.将通道AI1-7信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击测量菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-7通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形为止。

b.将通道AI1-8信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，起始相位为90.0deg,别的参数保持默认值。在“”模式下，单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-8通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
（4） 三角波
a.将通道AI1-9信号类型设立为三角波，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击测量菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-9通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。

b.将通道AI1-9信号类型仍设立为三角波，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，起始相位为90.0deg,别的参数保持默认值。在“”模式下，单击测量菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-9通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。

（5） 将通道AI1-10信号类型设立为“正弦定频”，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击测量菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-10通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。

（6）将通道AI1-11信号类型设立为“脉冲”，幅值设立为4500mv，周期为0.01s，占空比0.1%，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击测量菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-11通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
在“”模式下，点击“”工具，将“记录仪”图形信号选取为采集信号所在文献夹下AI1-11通道信号进行显示，“FFT”图形也选取AI1-11通道信号进行显示。为了使“FFT”图形显示明显，需对其谱线数设立为3200，即按图12所示进行设立。

图12 谱线数设立
（7）将通道AI1-12信号类型设立为“自由衰减”，衰减时间为10s，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-12通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
在“”模式下，获得该信号相应FFT图形。

2.有关解决分析
（1）将通道AI1-1信号类型仍设立为“随机”，幅值为1000mv。在“”模式下，单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-1通道，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
（2）将通道AI1-6信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，别的参数保持默认值。在“”模式下，单击“”菜单，再单击“”工具，在浮现子菜单中选取“”选项，在弹出“有关分析设立”对话框“输入”某些两侧均选取AI1-6通道（如图13所示），进行自有关分析，设立完毕后单击对话框右下角“拟定”保存设立。单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-6通道（信号类型为“方波”），采集时长约10s信号。点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。

图13 输入参数设立
点击左上角“”模块，进入分析模块后，单击“”菜单，在子菜单中单击“”，再单击“”窗口，图形窗口就会重新布置。单击图形窗口中“记录仪”图框（即被选中），选取AI1-6信号进行显示（如图14）。单击图形窗口中“2D图谱”图框（即被选中），选取或确认刚才所设立需要进行有关性分析信号进行显示（如图15）。浮现自有关图形后，单击“”菜单栏便可进行图形状态显示调节，点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。

图14 通道设立

图15 有关分析信号通道选取

（3）将通道AI1-8信号类型设立为“三角波”，幅值为5000mv，起始相位0.0deg，频率50Hz。在“”模式下，单击“”菜单，再单击“”工具，在浮现子菜单中选取“”选项，在弹出“有关分析设立”对话框“输入”某些两通道均选取AI1-8通道，设立完毕后单击对话框右下角“拟定”保存设立。单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-8通道（信号类型为“三角波”），采集时长约10s信号。点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
点击左上角“”模块，进入分析模块后，单击“”菜单，在子菜单中单击“”，再单击“”窗口就会重新布置图形。单击图形窗口中“记录仪”图框（即被选中），选取AI1-8信号进行显示。单击图形窗口中“2D图谱”图框（即被选中），选取刚才所设立需要进行有关性分析信号进行显示，浮现有关性图形后，单击“”菜单栏便可进行图形显示状态调节，点击图形左上角和右下角“”调节按钮进行调节，直到获得较为清晰图形。
（4）确认AI1-9通道信号类型仍为“正弦定频”。在“”模式下，单击“”菜单，再单击“”工具，在浮现子菜单中选取“”选项，在弹出“有关分析设立”对话框“输入”某些两通道均选取选取AI1-9通道，设立完毕后单击对话框右下角“拟定”以保存设立。单击“测量”菜单，在右侧通道选项菜单中选取第AI1-9通道（信号类型为“正弦定频”），采集时长约10s信号。点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
点击左上角“”模块，进入分析模块后，单击“”菜单，在子菜单中单击“”，再单击“”窗口就会重新布置。单击图形窗口中“记录仪”图框（即被选中），选取AI1-9信号进行显示。单击图形窗口中“2D图谱”图框（即被选中），选取刚才所设立需要进行有关性分析信号进行显示，浮现图形后，单击“”菜单栏便可进行图形显示状态调节，点击图形左上角和右下角“”调节按钮，直到获得较为清晰图形。

四、实验报告
1．实验目和规定
2．实验设备
3．实验数据分析解决成果
依照所学习信号分析基本知识，运用信号分析软件，上机完毕一套信号分析综合题，进一步巩固和加深理解各类不同信号特点和分析办法，为此后学习打下基本。

实验二 传感器原理实验

一、实验内容
1．惯用传感器构造及变换原理。
2．电阻应变片粘贴工艺与质量检查。
二、实验目
1.通过传感器演示，让同窗们增强对传感器种类感性结识，理解电阻式、光电式、压电式、光纤式传感器构造形式与作用，掌握惯用传感器工作原理，并理解传感器与测试仪器配合使用应用实验。
2.掌握电阻应变片粘贴工艺。
三、仪器设备
荷重传感器、拉压传感器、位移传感器、光电转速传感器、压电式加速度传感器、电子称、测振仪、光电转速表、电阻应变片、代用试件、镊子、砂纸、丙酮、棉球、“502”胶水、电吹风、万用表、兆欧表。
四、传感器演示实验环节
按被测物理量不同，传感器可分为力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。
1． 力传感器
力传感器重要应用于测力和称重两个方面，荷重传感器、拉压传感器都是属于力传感器，例如，在起重机起升机构中装上测力传感器测量系统，一方面可以批示起升载荷重量，同步还可以在超载时发出信号，防止事故发生。在称重方面重要用于各类电子称，实现货品吨位计算。图2-1是电阻应变式压式测力传感器示意图。
电阻应变式测力传感器是由弹性元件和应变片构成。测试时，弹性元件受拉力和压力作用产生应变，贴于其表面应变片将弹性元件应变转换成电阻变化，然后经电桥电路和应变仪转换为电压信号输出。

1－球面加载头 2－上盖 3－压环 4－弹性元件 5－应变片 6－外壳 7－安装螺孔 8－导线插头
图2-1 压式测力传感器
2． 位移传感器
位移传感器有诸各种类，重要简介图2-2所示差动变压器式位移传感器，它是电感式位移传感器中一种典型构造型式，它运用线圈互感作用将位移转换成感应电动势变化，以达到测量位移目。它输出端可直接接到电阻应变仪或数字电压表上。

1－测头 2－测杆 3－铁芯 4－线圈架
5－线圈 6－屏蔽筒 7－回位弹簧
图2 -2 差动变压器式位移传感器
3． 速度传感器
物体运动速度可以分为线速度（移动速度）和角速度（旋转速度），测量物体线速度和角速度速度传感器种类繁多，着重简介测量转速光电式转速传感器。
光电传感器作用是将转速转换成光脉冲，再运用光电变化器将光脉冲变换成电脉冲信号，普通是由光源和光敏感元件以及放大整形等电路构成。图2-3为反射式光电式转速传感器示意图。例如要测量电动机输出轴转速即可以采用数字式光电转速表来测量，它是由光电式转速传感器、测量电路和数字显示某些构成。

1－光源 2、3、4－透镜 5－半透明膜片
6－光电管 7－被测轴 8－光敏元件
图2-3 反射式光电传感器
4． 加速度传感器
加速度传感器可用于振动测量，压电式加速度传感器是运用压电材料（如石英晶体，压电陶瓷）压电效应原理，将被测物体振动加速度转换为电信号（电压或电荷）输出测振传感器。图2-4为压电式加速度传感器示意图。

1－压紧弹簧 2－质量块 3－压电片 4－引出线
图2-4 压电加速度传感器
在起重运送机械中，司机室座椅舒服性振动测量就采用了压电式加速度传感器测量系统，通过测振仪读出振动加速度大小，从而理解座椅舒服状况。

五、应变片粘贴实验环节
1．应变片检查
电阻应变片是将应变变化转换成电阻变化一种传感元件，虽然品种繁多，但构造基本相似，普通由基底、丝栅、覆盖层、引出线四某些构成。图2-5是应变片构造示意图。

1－丝栅 2－覆盖层 3－引出线 4－基底
图2-5 应变片构造示意图
一方面用手拿应变片引出线检查丝栅与否平直持续，片内与否有气泡、霉斑、锈斑，引出线焊接点与否有折断危险，基底和覆盖层与否有破损，对的区别基底和覆盖层（对于胶基应变片而言，引出线焊接点有明显凸出面为覆盖层）。
2．试件表面解决
（1）用砂纸将已初步解决过代用试件抛光，并打出与贴片方向成45º网状斜线，以增长胶水附着力，抛光面积应是所用应变片面积3－4倍。
（2）用丙酮棉球清洗已抛光试件，直至棉球上没有污迹为止，清洗后禁止用手触摸和用嘴吹待贴试件表面。
3．贴片
（1）在试件待贴片处滴一滴“502”胶水（胶水应适量，不要过多），手拿应变片引出线，用基底面将胶水拖匀使之成为一簿层，同步也让基底面浸满胶水，对准贴片方位将应变片迅速放好，再垫一张塑料纸并用拇指沿应变片纵向稍加滚压（不要推压）即可。
（2）待胶水基本干后，从应变片尾部将塑料纸轻轻掀起，用左手手指压住应变片引出线根部，右手手指将引出线从试件表面拉起，让其脱离试件以免导致短路现象。
4．固化
“502”胶水是吸取空气中微量水分而固化，因此普通状况是在常温下让其自然固化，若空气中潮气较大，可用电吹风对其进行加热。
5．贴片质量检查
（1）用兆欧表测量应变片与试件之间绝缘电阻应打于20MΩ,否则应继续固化。
（2）用眼检查片下应无气泡或未粘牢处，丝栅应无变形，否则应刮去
重贴。
六、 注意事项
1．不要让“502”胶水粘上手指，若不慎接触，应及时用丙酮或清水清洗。
2． 用电吹风进行加热时，温度不能过高，风口不要正相应变片，要不断移动风口使其均匀受热。

实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验

一、 实验内容
学会静态应变测量，验证应变电桥输出特性。
二、实验规定
掌握静态电阻应变仪用法和静态应力应变测量办法，掌握不同布片方位和不同桥路接法应变电桥输出特性及应用。
三、实验设备
YJ－5静态电阻应变仪、原则砝码、图3-1所示已贴有应变片并焊有连接导线等强度梁

R0

R1(R2) R3 R2(R5)
R3(R6)

R4(R5) R6 R1(R4)

图3-1 等强度梁测试图
四、静态电阻应变仪
1．静态电阻应变仪构造及原理
电阻应变仪是运用电阻应变片材料电阻应变效应特性，将非电量变化转换成电量变化测量仪器，应变测量传感元件—应变片，是用极细金属电阻丝绕成（或用金属箔片印刷腐蚀而成），用粘贴剂将应变片牢固地贴在试件上，当被测试件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在试件上应变片也相应变化，应变片电阻值也随着发生了ΔR变化，这样就把机械量—变形转换电量—电阻值变化。用敏捷电阻测量仪器—电桥，测出电阻值变化ΔR/R，就可以换算出相应应变ε，如果这电桥用应变来刻度，就可以直接读出应变，完毕了非电量电测。
YJR—5静态电阻应变仪由电源、电压变换器、测量桥、放大器、有源滤波器、A/D数字显示屏等某些构成。图3-2为YJR—5静态电阻应变仪原理方框图。
放 大 器

A/D数字显示
有源滤波器

电 源
电压变换器
测 量 桥

图3-2 应变仪原理方框图

2． 静态电阻应变仪操作办法
4
3
1
7
6
5
2

1－电源开关 2—量程开关 3—标定开关 4—批示表
5—平衡电位器 6—选取开关 7—幅调电位器
图3-3 YJR－5静态电阻应变仪前面板示意图
(1)将前面板（图3-3）上电源、标定、量程等开关开关置按钮都按出，这时电源开关置关闭状态，标定开关置无标定状态，量程X1档，把选取开关置0。
2
3
4
5
1

1—每一相应电桥接线板 2—接线柱 3—与平衡箱连接插口
4—平衡转换开关 5—电源插口
图3-4 YJR－5静态电阻应变仪背面板示意图

(2)将背面板（图3-4）上D1、D2、D3三个接线柱用连接片连接起来，旋紧，把原则电阻接到A、B、C接线柱上，旋紧（按半桥测量法）。再将背面板上平衡转换开关放在平衡，然后进行仪器校准。要注意：仪器校准时，背面板上接线板上不能接任何应变片和电阻，否则会影响仪器标定精度。
(3)启动电源开关，把前面板选取开关转到“1”，这时批示表显示数字就是电桥不平衡分量，调节相应“1”平衡电位器，使批示表显示为全“0”。
(4)仪器敏捷度调节：仪器平衡到“0”，将标定开关按入，用幅调电位器调节到10000÷应变片敏捷度系数，把标定开关按出。在实测中所显示数据不必再调节。
(5)仪器前面板选取开关1～10与平衡电位器1～10是一一相应，与背面板电桥接线板1～10测点也是一一相应。
(6)半桥测量：把原则电阻从A、B、C接线柱上拆下来（因多点测量时，接线柱A、B、C不能接任何应变片），把应变片接到背面板10点接线板上去，AB桥臂接一片测量片，BC桥臂接一片补偿片，两片应变片于仪器内半桥构成全桥，调节应变片所接点相应平衡电位器，调平衡后即可测量。
全桥测量：把原则电阻从A、B、C接线柱上拆下来，取下D1、D2、D3三点连接片，把四片应变片构成测量桥接到背面板接线板上去，AB、BC、CD、DA四桥臂均接测量片，调节平衡电位器，平衡后即可测量。
五、实验环节
1．按图3-5中接桥办法（a），将等强度梁上工作片R1—R6与补偿片R0用半桥接法接入应变仪预调平衡箱，并将各桥路在未加载状况下调平衡即置于零位。
2．加上指定载荷（如1Kg、2Kg），分别读出并记录各测点R1-R6应变值ε1－ε6。
3．卸掉载荷，分别读出并记录各测点回零读数ε0。
4．各测点实际应变值为加载读数ε1减去回零读数ε0。
5．按图3-5中接桥办法(b)，将等强度梁上工作片R1与补偿片R0用半桥接法接入应变仪预调平衡箱，并将各桥路在未加载状况下调平衡即置于零位。
6．重复环节2－4。
7．分别按图3-5中接桥办法(c)、(d)，将等强度梁上工作片用全桥接法接入应变仪预调平衡箱，并将各桥路在未加载状况下调平衡即置于零位。
8．重复环节2－4。
9．实验结束，拆除应变仪上连接导线，关掉电源。
10．图3-5中(b)、(c)、(d)接桥办法所得测量成果也可以用电桥输出特性公式计算出来，将图3-5中接桥办法(a)所得测量数据代入公式ΔU＝ (ε1－ε2＋ε3－ε4)分别计算出(b)、(c)、(d)接桥办法应变值并与测量成果进行比较。

图3-5 静态测量接桥图

六、注意事项
1．规定应变片和补偿片阻值尽量接近，仪器应放置在远离磁场源地方。
2．全桥测量时，一定要拆下应变仪背面板D处金属短接片。

实验四 构造动态应力应变
测量实验

一、实验目和规定
熟悉动态信号测试分析系统用法，掌握动态应力应变测量办法以及构造固有频率拟定。
二、实验设备
悬臂振动梁，加载微型电机，DH5923动态信号测试分析系统，计算机。
1．动态信号测试分析系统工作原理
DH5923动态信号测试分析系统包括动态信号测试所需信号调理器（应变、振动等调理器）、直流电压放大器、抗混滤波器、A/D转换器、缓冲存储器以及采样控制和计算机通讯所有硬件，并提供操作以便控制软件及分析软件，是以计算机为基本、智能化动态信号测试分析系统。
在动态应变测量中，应变值变化速度不久，故普通都采用单电桥及偏位读数显示，并配有计算机软件将信号波形记录保存下来。在动态信号测试分析系统中，用电桥盒代替了仪表内电桥。电桥盒是用四芯电缆把应变片接到仪器上去。应变片在电桥盒上接法可采用半桥接法或全桥接法，如图4-1所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
R0
R0
R
1
2
3
4
5
6
7
8
R1
R2
R3
R4
R

图4-1 电桥盒接线图
2．动态信号测试分析系统用法
（1）将适调器信号线插头与仪器可靠连接，用1394通讯电缆将计算机1394口和仪器可靠连接。
（2）依照测量规定，合理连接桥路。
（3）一方面启动计算机，启动完后，打开仪器电源（注：与计算机相连仪器电源最后打开），直至采样批示灯和等待批示灯熄灭，最后计算机运营控制软件。
（4）参照软件协助文献，合理设立、桥路参数、满度值、桥压、上限频率，输入方式必要设立为“DIF_DC”,平衡清零。
（5）设立采样速率，依照信号频率，合理选取采样速率，如只关怀时域波形，采样速率普通视被测信号频率20-50倍，这样波形比较光滑，测量精度会有所提高；采样速率越高所占用存储空间越大，因而，采样时间较长时，更应合理选取采样速率。
（6）参照软件协助文献完毕采样、暂停、停止采样及信号解决等功能。
三、实验环节
1．按测量规定在构件上贴好应变片，并焊接好与仪器连接测量导线（此项可提前做好准备）。
5
1
2
3
4
6
7
8
R1
R2
动态信号测试仪
计算机
软件
R1
R2
2．在熟悉所用设备操作办法后按图4-2所示将应变片及所用仪器连接起来。

图4-2 测试系统连接图
3．按照第二节“动态信号测试分析系统用法”调试好仪器和计算机软件。
4．按压悬臂振动梁使其振动，进行采样、暂停、停止采样及信号解决等功能。
5．开动振动马达至高速后缓慢减速至梁发生共振，进行采样、暂停、停止采样及信号解决等功能。
6．实验结束，保存好记录曲线，整顿好仪器设备，关掉电源。
四、实验成果整顿
以图4-3所示曲线为例，进行实验成果数据整顿。
h1

h2

1 s
l0
l

图4-3 振动曲线示意图
1．最大动应力幅值拟定
已知h1、h2为振动曲线波高，即为应变值。
由，就可求出应变值大小。
式中：——被测量信号在某瞬时应变值，
——被测量信号在某瞬时应力值；
E为材料弹性模量，普通E =0.21 N/mm2=0.21 MPa；
应变和应力正负分别反映了应变和应力方向。
由
可得到构造在动态载荷作用下最大动应力值。

2．构造固有频率拟定
构造在周期性干扰力作用下会产生逼迫振动，而当干扰力频率等于构造固有频率时，构造会产生共振，使变形激烈增长，因而构造固有频率十分重要，在现实生活中咱们要尽量地避免干扰力频率与构造频率接近而产生危险共振。
从图4-3所示曲线求得1s钟（距离l）内有多少个周期信号（l0距离）即为周期，则每秒钟振动周期数即为频率。
五、实验报告
1．填写实验目和规定
2．实验设备
3．整顿计算实验成果

六、思考题
起重运送机械为什么要进行应力应变测量？其测量系统由哪几某些构成？

实验一 信号分析实验报告

班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日
一、实验目和规定
二、实验设备
三、实验数据分析解决成果
1.典型信号及谱分析
（1） 时域信号波形及其谱观测，数据检索和列表查看
在“通道配备”中将第AI1-1通道信号类型设立为随机信号。采集约10s 随机信号（幅值为4000mv），使用图形记录功能，可以查看时域信号记录信息，单击该记录信息可进行位置移动，问题：该信号平均值为 mv，原则差为 ，均方根值为 。
（2） 信号辨认及变换
在“通道配备”中将第AI1-5通道信号类型设立为脉冲信号，并对该脉冲信号周期设立为10s，起始相位90.0deg，占空比0.1%。通过信号采集功能进行信号采集，采集时长约12s信号。问题：从构造形式上看，该信号为 信号；
获得该脉冲信号FFT图，该信号为 信号。
（3） 方波
将通道AI1-7信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，别的参数保持默认值，采集时长约10s方波信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该方波为 函数。
将通道AI1-8信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，起始相位为90.0deg,别的参数保持默认值，采集时长约10s方波信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该方波为 函数。
思考题：对于该题中原方波信号，由偶函数变为奇函数至少需要变化 度相位角。
（4） 三角波
将通道AI1-9信号类型设立为三角波，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，别的参数保持默认值，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该三角波为 函数。
将通道AI1-9信号类型仍设立为三角波，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，起始相位为90.0deg,别的参数保持默认值，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该方波为 函数。
思考题：对于该题中原三角波信号，由奇函数变为偶函数至少需要变化 度相位角。
（5） 将通道AI1-10信号类型设立为“正弦定频”，幅值设立为5000mv，频率为50Hz，别的参数保持默认值，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该信号为什么典型信号？ ，该信号频率为 Hz。若在起重机上进行振动测试过程中，采集到具备该特性信号，该信号普通是如何产生？
。
（6）将通道AI1-11信号类型设立为“脉冲”，幅值设立为4500mv，周期为0.01s，占空比0.1%，别的参数保持默认值，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该信号为 信号。
获得该信号相应“FFT”谱图形，调节至清晰状态。问题：该“FFT”谱为离散信号还是持续信号？ 。
（7）将通道AI1-12信号类型设立为“自由衰减”，衰减时间为10s，别的参数保持默认值，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该信号幅值变化特点是 。
获得相应FFT图形，将其画入下表，它是离散谱吗？ 。

2.有关解决分析
（1）将通道AI1-1信号类型仍设立为“随机”，幅值为1000mv，采集时长约10s信号。点击信号图形右下角“”按钮，直到获得较为清晰图形。该信号为哪一类典型信号？ 。
（2）将通道AI1-6信号类型设立为方波，幅值设立为3500mv，周期为0.05s，别的参数保持默认值。在“有关分析设立”对话框“输入”某些两侧均选取AI1-6通道，进行自有关分析，采集时长约10s信号，点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
在分析模块，选取进行有关性分析信号进行显示。对自有关图形显示状态进行调节，直到获得较为清晰图形。将得到自有关图形画在下表中。（注意：画正半轴某些图形）

（3）将通道AI1-8信号类型设立为“三角波”，幅值为5000mv，起始相位0.0deg，频率50Hz。在“有关分析设立”对话框“输入”某些两通道均选取AI1-8通道，进行自有关分析。采集时长约10s信号，点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
在分析模块，选取进行有关性分析信号进行显示。对自有关图形显示状态进行调节，直到获得较为清晰图形。将得到自有关图形画在下表中。（注意：画正半轴某些图形）

问题：三角波自有关图形为 信号？
（4）确认AI1-9通道信号类型仍为“正弦定频”。在“有关分析设立”对话框“输入”某些两通道均选取选取AI1-9通道，进行自有关分析。采集时长约10s信号，点击信号图形左上角“”按钮，直到获得较为清晰图形。
在分析模块，选取进行有关性分析信号进行显示。对自有关图形显示状态进行调节，直到获得较为清晰图形。将得到自有关图形画在下表中。（注意：画正半轴某些图形）

问题：正弦信号自有关图形为 信号？

实验二 传感器原理实验报告
班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日
一、 实验目

二、 实验设备

三、 回答下列各题
1．用哪种传感器与电子称相连可以懂得某物体重量？

2．写出惯用传感器构造，并阐明其工作原理。

3．写出粘贴应变片环节

实验三 应变电桥输出特性与静态应变测量实验报告

班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日
一、 实验目

二、实验设备

三、实验环节简述

四、测量成果
将接桥图3—5(a)测量成果记录下表
应变片编号
加载读数ε
回零读数ε0
应变量ε－ε0
R1

R2

R3

R4

R5

R6

将接桥图3—5(b)、(c)、(d)测量成果记录下表
接桥图编号
加载读数ε
回零读数ε0
应变量ε－ε0
图3－5（b）

图3－5(c)

图3－5(d)

五、计算
依照接桥图3-5(a)测量成果，运用应变电桥输出特性公式 ΔU＝ (ε1－ε2＋ε3－ε4)计算出接桥图3-5(b)、(c)、(d)应变量，并与测量成果进行比较。

六、 误差分析

实验四 构造动态应力应变测量
实验报告

班级 姓名 学号 实验日期 年 月 日
一、 实验目

二、 实验设备

三、实验环节

四、实验成果
1．最大动应力幅值拟定

2．构造固有频率拟定

五、思考题
起重运送机械为什么要进行应力应变测量？其测量系统由哪几某些构成？