《測試技術》
實驗指導書
狄長安路建萍張松暉商飛編寫
孔德仁審定
南京理工大學
2023年4月
實驗報告要求
（1）實驗報告要求
實驗報告是一種工程技術檔案，是實驗研究的產物，報告中內容及書寫質量的好壞，對實驗價值的影響很大。書寫質量不好會有損於實驗的價值，學生完成教學實驗寫出的報告，儘管不是正式的工程技術檔案，但會為學生將來進行工程實驗、科學研究書寫實驗報告打下基礎，仍至於養成一種習慣，因此應按工程實際要求學生：內容如實，資料可靠；語言明確、簡潔——與文學作品不同；書寫工整、規範；
（2）實驗報告的基本內容
實驗題目實驗名稱不能隨意更改，否則不能表達實驗內容
引言（實驗意義、題目**等內容） 實驗目的：實驗和書寫實驗報告的基礎，緊緊圍繞
實驗儀器和裝置：必要時畫出連線圖
實驗方法實驗方法：不是羅列實驗步驟，而是得到結果的過程
實驗結果實驗結果：包括圖表、數字、文字、表示式等
對實驗方法、結果的討論
結論結論及分析：緊緊圍繞實驗目的寫、實驗現象
參考資料
附錄（實驗中的圖表等）
目錄實驗一二階系統幅頻特性測試 4
實驗三應變片的貼上和動態應變儀的使用 9
實驗四壓力測量系統靜態標定及動態壓力測量 13
實驗五電渦流感測器在位移測量中的應用 18
實驗六運動物體速度測量 20
實驗七機械結構特性測定 23
實驗八工程訊號頻譜分析 27
一、實驗目的
1.標定二階測量系統的幅頻特性，掌握測量系統頻響特性的實驗辨識（標定）方法；
2.學會訊號發生器、示波器的使用。
二、實驗內容
學會訊號發生器、示波器的使用，熟悉二階測量系統的幅頻特性，掌握測量系統頻響特性的實驗辨識（標定）方法。
三、實驗儀器
低頻訊號發生器、雙通道示波器、實驗板。
四、實驗原理及方法
待標定的二階系統位於實驗板上，是乙個由電感l，電容c和電阻r組成的無源電路網路，其線路如圖1-1所示。恰當地選取電路引數，便可構成二階低通濾波器。其輸入輸出方程為：
其中，。調整r取值，使，便可構成截止頻率的二階巴特沃斯低通濾波器。實驗板電路引數的值為r=0~100ω，l1.7mh，c2.2μf。其精確值見實驗板標示。
標定系統構成如圖1-2所示。用訊號發生器向被標定網路輸入不同頻率f的諧波訊號，電路相應輸出訊號。由雙通道示波器同時監測輸入、輸出的幅度ai和ao。具體標定內容包括兩項：
①取，分別在f=0.5khz，1khz，1.2khz，1.
5khz，1.75khz，2khz，2.1khz，2.
2khz，2.3khz，2.4khz，2.
5khz，2.6khz，2.7khz，3khz，3.
5khz，4khz，4.5khz的情況下，監測訊號的峰-峰值2ai和2ao，保持2ai不變，記錄2ao的資料，獲取幅頻特性—f曲線。
②取，頻率f仍以以上數值改變，監測記錄訊號的峰-峰值，獲取幅頻特性曲線。
五、實驗步驟
1.按照圖1-2連線好標定系統。請指導教師檢查。
2.插好低頻訊號發生器的插頭，將電壓輸出旋鈕調至最小位置，然後開啟電源開關。按表列資料選擇好輸出訊號頻率。
調節輸出電壓旋鈕，使訊號發生器輸出電壓；同時注意示波器中訊號的峰-峰值2ai在1v左右，並記住訊號發生器輸出電壓值（以後需保持此值不變）。
3.改變訊號發生器輸出訊號的頻率（注意保持輸出電壓值不變），觀察電路系統輸出訊號的峰-峰值2ao的變化，並記錄下資料。
4.改變r值，重複上述步驟，取足表列的全部資料。（注意：改變r值時，應將訊號發生器斷開電源，並思考一下，對不同的r值，輸入電壓幅度ai是否一定要一樣？）
5.請指導教師檢查資料和儀器，經認可後，關閉電源，拔下插頭，卸除導線，整理現場，歸還儀器。
六、實驗資料處理和實驗曲線繪製
1.原始資料記錄，
2.資料處理：
實驗資料按下列表處理：
其中3.繪製實驗曲線
七、討論題
1.為什麼輸入的正弦電壓的幅值都一樣，但當頻率不同時系統的輸出卻不一樣？
2.從測量的角度來看，上述現象將會給測量工作帶來什麼問題？就典型二階系統而言，可以從哪些方面對此問題加以改善。
3.當r改變時，此電路系統的頻響特性的變化趨勢如何？作為低通濾波器應用時，r應在什麼範圍取值？
八、實驗報告要求
1.說明實驗的目的、要求和使用的主要儀器裝置（包括型號和編號），並簡要說明實驗原理。
2.給出完整的實驗記錄：包括各儀器引數設定以及原始讀數。
3.處理實驗資料，繪出實驗曲線。
4.闡述三個討論題；實驗報告按照標準格式書寫，清潔整齊，內容簡明扼要。
實驗二熱電偶動態引數測定
一、實驗目的
1 熟悉熱電偶測溫的原理及測量系統構成；
2 掌握熱電偶時間常數τ的測定方法。
二、實驗內容
學會組建熱電偶動態溫度測量系統，掌握熱電偶時間常數的測量方法與資料處理方法，並利用該系統對熱電偶的時間常數進行測定。
三、實驗儀器裝置
每組：1.熱電偶1支；2.恆溫水浴一台；3.放大器一台；4.基於虛擬儀器的資料採集系統；優盤。
四、實驗原理及方法
熱電偶是工業上最常用的一種接觸式、能量轉換型、瞬態溫度感測器，具有訊號易於傳輸和變換、測溫範圍寬、測溫上限高等特點。動態溫度的測試精度與熱電偶動態特性密切相關，為了使測量結果更具有科學意義，在測試前需要對熱電偶的動態特性進行標定及分析，以了解該熱電偶是否能滿足測試要求。
實驗系統組成如圖2-1所示。
一般是將熱電偶的動態特性看成一階慣性環節，熱電偶是一種一階線性測量器件，它的工作狀態可用微分方程
2-1）
來表示，其中τ是熱電偶的時間常數，可由實驗測定，τi是待測溫度隨時間的變化規律，τ為熱電偶所指示的溫度函式，也就是記錄儀器得到的實驗結果。如τ過大，顯然τ≠τi存在動態誤差。如用數值微分法求出，代入式（2-1）計算可得到修正的待測溫度變化規律。
本次實驗採用直接將熱電偶投擲於沸水中以此來產生溫度階躍。然後來確定時間常數。
五、實驗步驟
1 按照圖2-1組建實驗系統；
1把一支熱電偶放於而當地溫度為t0℃環境中一定時間；
2 用乙個恆溫水槽，使其中水溫保持在t℃不變（t＞t0）；
3 將熱電偶迅速插到恆溫水槽的熱水中；
4 記錄波形；
5 分析時間常數和動態誤差。
六、實驗資料處理
利用2種方法來獲得時間常數。
七、討論題
針對測量曲線分析結果，給出熱電偶動態特性的補償方法。
八、實驗報告要求
實驗報告按照科技**格式書寫，清潔整齊，內容簡明扼要。
1、實驗名稱、關鍵詞、摘要、前言、實驗目的和意義、原理、實驗現象和過程實驗原理，使用的主要儀器裝置（包括型號和編號）。
2、給出完整的實驗步驟，記錄：包括各儀器引數設定以及原始讀數。
3、處理實驗資料，繪出實驗曲線或給出實驗結果。
4、闡述討論題，給出實驗結論。
5、根據實驗過程中存在的問題，討論存在的問題及不足。
一、實驗目的
1.學習電阻應變片的貼上技術；
2.學習應變電橋的連線和動態應變儀的使用方法。
二、實驗內容
熟悉應變測量原理及測量系統的組建，學習電阻應變片的貼上技術；學習應變電橋的布橋、連線和動態應變儀的使用方法，掌握應變測量系統的標定方法。
三、實驗的儀器和器材
1.電阻應變片；2.萬用電表；3.502膠；4.丙酮（酒精）、棉花等清洗材料；5.電烙鐵、鑷子、砂紙、量具等應用工具；6.懸臂梁及砝碼；7.動態應變儀；
四、實驗原理和方法
將電阻應變片牢固地貼上在應變感測器的彈性敏感元件上，當被測物理量使彈性敏感元件變形時，電阻應變片也隨之變形，並產生電阻變化。將電阻應變片接入電橋電路（見圖3-1），如果電橋初始平衡，則應變引起的電阻變化將使電橋失去平衡，產生輸出電壓u，它和各橋臂的應變片的應變間存在以下關係
其中e為橋壓，k為應變片的靈敏係數。若經電阻應變儀作訊號變換後送到記錄儀器，就能得到反映被測物理量變化規律的永久記錄。怎樣才能把電阻應變片牢固地貼上在試件上？
應當怎樣把應變片接入電橋才能得到最大的輸出，並盡量抑制不需要的輸入？這是本次實驗中要學習的內容。
五、實驗步驟
（一）、電阻應變片的貼上
1.用萬用電表檢查電阻應變片，選擇阻值接近的四片應變片待用。
2.在懸臂梁上貼片位置用細砂紙打磨出的交叉紋。然後，用棉球蘸丙酮（或酒精）擦淨貼上位置的油汙（注意：
要單向擦拭！），直至棉球擦過後仍保持潔白為止。3.
用筆畫定貼片位置（見圖2-2）（注意：畫線過程中不要汙染貼上面，否則要需再次擦洗）。
4.在應變片底面上塗一層膠水，再將應變片底面朝下平放在貼片部位，用一塊聚四氟乙烯薄膜蓋在應變片上，用手指按住，擠出多餘的膠水（注意：不要使應變片移動或摺皺用手指輕壓1分鐘再放開。
5.掀起聚四氟乙烯薄膜，作表觀檢查，看有無氣泡、脫膠等現象，再用萬用電表檢查各應變片的電阻值是否正常。
（二）、接線和搭橋
1.剝去導線兩頭塑料皮（約2~3公釐），塗上焊錫。
2.用膠布將導線固定在梁上，用電烙鐵把應變片引出線和測量線焊牢，並用萬且電表檢查電路是否暢通。
3.將懸臂梁的固定端牢牢夾緊在夾具內。
4.參照電橋盒的連線圖（見圖2-3），按表列狀態連線好橋路，並固定好測量線。
5.將電橋盒另一端的插頭插入應變儀本機的輸入插座內。
（三）、動態應變儀調節使用
1.將電源線、電源箱和應變儀本機連線、應變儀輸出線、萬用表引線全部接好，請教師檢查線路。
2.開啟dy—15的電源開關，指示燈亮，電壓表指示12~12.5伏。預熱5分鐘後。將萬用表撥到測量直流電壓20v檔，接入應變儀輸出線。
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測試技術基礎 實驗指導書 機械與汽車工程學院機械設計教研室 丁曙光 趙小勇 二o一一年十一月 實驗一電阻應變片的靈敏係數測定 一 實驗目的 1 掌握電阻應變片靈敏係數的一種測定方法。2 練習使用yjd 1靜動態電阻應變儀。二 實驗原理 1 電阻應變片的靈敏係數測定原理 當電阻應變片貼上在試件上受應變...
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