机械工程测试技术基础实验指导书讲解
机械工程测试技术实验指导书
机械工程测试技术实验指导书实验目的本实验旨在通过对机械工程中常见测试技术的实际操作，培养学生的工程实践能力和实验操作技能，加深学生对机械工程测试技术的理解和应用。
实验器材与材料•万能试验机•温度计•流量计•压力传感器•液压泵•结构件样品实验内容实验一：静态力测试1.使用万能试验机进行静态力测试时，首先要保证试验机的稳定性和安全性，检查是否有异常噪声或松动部件。
2.将结构件样品放置在试验机的夹具上，注意调整夹具的夹紧程度，使其紧固结构件样品，但不会损坏样品。
3.开启试验机，并设置合适的试验速度和加载方式，开始静态力测试。
4.记录下结构件样品在不同加载条件下的变形数据和加载力数据。
实验二：温度测试1.使用温度计进行温度测试时，先进行校准操作，确保温度计的准确性。
2.将温度计放置于待测物体附近，确保不会受到其他外来热源的影响。
3.等待一段时间，让温度计的读数稳定下来，记录下稳定时的温度数据。
4.如有需要，可重复上述步骤，记录不同时间点的温度数据，以进行温度变化分析。
实验三：流量测试1.连接流量计与待测管道，确保连接紧固，并检查流量计的通电和工作状态。
2.开启流量计，并调整合适的流量范围和测量单位。
3.通过调节管道流速或水泵转速，使流量计读数稳定在设定范围内，并记录下实际流量数据。
4.如有需要，可重复上述步骤，记录不同操作条件下的流量数据，以进行流量变化分析。
实验四：压力测试1.将待测液体接入压力传感器的输入端，确保连接管道紧固，并检查传感器的通电和工作状态。
2.开启液压泵，调整液压泵的工作压力，并观察压力传感器的读数。
3.记录不同压力值下的压力传感器读数，并考虑压力值与读数的关系。
实验注意事项1.所有实验前都要检查实验器材的完整性和安全性。
2.在进行力测试时，要注意保护试验机夹具和结构件样品不受损坏。
3.在进行温度测试时，要避免热源和其他干扰因素的影响。
4.在进行流量测试时，要确保流量计的正常工作和精确度。
机械工程测量与试验技术实验指导书
机械工程测量技术与试验技术实验指导书湖南工业大学机械工程学院二0一二年十月一、实验项目：实验1 箔式应变片三种桥路性能比较实验2 交流全桥组成的电子秤二、实验说明:学生在实验课前必须认真预习本指导书，并复习教材有关内容，为实验课做好充分准备，课后要求写出实验报告，并交指导教师批阅。
三、实验开出时间：实验1 箔式应变片三种桥路性能比较（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： 31R R ⨯＝42R R ⨯1、半桥单臂工作电桥 此时0U ＝S U R R 1141∆其中： 为电桥的输出电压，为电桥的输入电压。
十稳压电源差放电压表十（半桥单臂连线图（半桥单臂连线示意图（半桥单臂组桥图桥路中1R 为箔式应变片，D W 为直流调平衡电位器，R 为电桥中的固定电阻。
直流激励电源为4V 。
2、半桥双臂工作电桥 此时0U ＝SU R R 1121∆，其中 ：0U 为电桥的输出电压，SU 为电桥的输入电压。
十稳压电源差放电压表十（半桥双臂连线图（半桥双臂连线示意图（半桥双臂组桥图3、四臂（全桥）工作电桥 此时0U ＝S U R R 11∆，其中：为电桥的输出电压，为电桥的输入电压。
十（全桥连线图（）全桥示意图全桥组桥图差放电压表十由此可见，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。
《机械工程测试技术》实验指导书
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1. 有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2. 3. 4. 5..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每读一数，记下电压表指示并填入下表X(mm） V(v) X(mm) V(v) 6. 用以上的位移和输出电压数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X 曲线, 指出线性范围。
7. 将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
四、思考题1. 为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2. 在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
《机械工程测试技术基础实验指导书》
《机械⼯程测试技术基础实验指导书》测试技术基础实验指导书机械与汽车⼯程学院机械设计教研室丁曙光、赵⼩勇⼆OO七年⼗⼀⽉实验⼀电阻应变⽚的灵敏的测定⼀、实验⽬的1、掌握电阻应变⽚灵敏系数的⼀种测定⽅法。
2、练习使⽤YJD-1静动态电阻应变仪。
⼆、实验原理1、电阻应变⽚的灵敏系数测定原理：当电阻应变⽚粘贴在试件上受应变ε时，其电阻产⽣的相对变化εK RR=? （1—1）⽐值K 即为应变⽚的灵敏系数。
只要应变量不过分⼤时，K 为常数。
当RR及ε值分别测得后，K 值即可算出。
等强度梁表⾯轴向应变ε，可从挠度计上百分表的读数算出：24lhf=ε（1—2）式中 f ——百分表读出的挠度计中点的挠度值。
h ——等强度梁厚度。
l ——挠度计跨度。
电阻应变⽚的相对电阻变化RR是根据电阻应变仪测出的指⽰应变仪ε和应变仪所设定的灵敏系数值K 仪（通常⽤K 仪=2.0）算得：仪仪ε?=?K RR∴应变⽚的灵敏系数 K=24hf/l K R R仪仪εε?=? （1—3）实验时可采⽤分级加载的⽅式，分别测量在不同应变值时应变⽚的相对电阻变化，以⽽验证它们两者之间的线性关系。
2、YJD-1型静动态应变仪的使⽤⽅法：YJD-1型应变仪可⽤于静动态应变测量。
其主要技术参数为：静态时量程0～±16000µε，基本误差<2%，动态测量时量程①0～±2000µε，②0±400µε，⼯作频率0～200HZ ，采⽤应变⽚的灵敏系数在 1.95～2.60范围内连续可调。
配套使⽤的P20R-1预调平衡箱共20点，预调范围为±2000µε，重复误差±5µε。
静态应变测量时操作步骤：①将应变⽚出线与应变仪连接，半桥接法时（参见图2—1），将应变⽚R 1、R 2分别接到AB 和BC 接线柱，此时应变仪⾯板上A ’DC’三点⽤连接铜⽚接好，应变仪内AA ’和CC ’⼀对120Ω精密电阻构成另外半桥；全桥接法时，将A’D C ’三点连接铜⽚拆除，应变⽚R 1，R 2，R 3，R 4分别接到ABCD 接线柱上并拧紧。
机械工程测试技术基础第1章
本章将介绍机械工程测试技术的基础知识，包括概述、测试仪器与设备、测 试方法与标准以及数据采集与分析。了解这些知识将对从事机械工程测试工 作的人员和学生有很大帮助。
概述
• 机械工程测试技术的定义 • 为什么学习机械工程测试技术 • 机械工程测试技术的应用领域
测试仪器与设备
常见的机械工程测试仪器
介绍一些常用的机械工程测试仪器，包括测量仪器和实验设备。
测试仪器的原理和工作原理
解释一些常用测试仪器的原理和工作原理，帮助人们理解其工作机制。
选择适合的测试仪器和设备的重要性
讲述在进行机械工程测试时选择适合的测试仪器和设备的重要性。
测试方法与标准
常用的机械工程测试 方法
介绍一些常用的机械工程测试 方法，例如拉伸测试、硬度测 试等。
测试方法与标准的关 系
解释测试方法与标准之间的关 系，以及如何根据标准进行测 试。
如何选择合适的测试 方法和标准
给出选择合适的测试方法和标 准的建议，以便获得准确可靠 的测试结果。
ห้องสมุดไป่ตู้
数据采集与分析
1 数据采集的方法和技巧
讲述机械工程测试中常用的数据采集方法和技巧，如传感器、数据记录仪等。
2 数据分析与处理
介绍数据分析与处理的重要性，以及一些常用的数据分析方法。
3 数据可视化与报告
讲述如何将测试数据进行可视化，并生成专业的测试报告。
机械工程基础实验指导书
机械工程基础实验指导书机电一体化教研室编福建工程学院目录实验一液压系统组成及工作原理实验 (1)实验二液压系统中工作压力形成原理实验 (3)实验三液压泵阀拆装实验 (9)实验四传动机构装置演示实验 (11)实验五典型机床认识实验 (15)实验一液压系统组成及工作原理实验一、实验目的通过液压系统实验合的操作演示，加深理解液压系统的工作原理，分析液压系统的组成，各部分的作用，了解液压传动的优缺点。
二、实验内容1、观察液压系统实验台的组成，各液压元件的外型及连接。
2、掌握液压泵启动、停止开关的控制操作。
3、各种液压阀的操纵。
4、执行元件推力（转矩）、速度（转速）、方向（转向）的控制操作。
三、实验方案1、液压泵的启动和停止先将溢流阀调压手柄放松，节流阀手柄关紧。
启动液压泵电机，调整溢流阀调压手柄，至压力表压力达到0.8MPa。
2、液压缸运动速度、方向的控制手动按钮控制电磁换向阀通电，慢慢打开节流闷，使活塞杆右行（或左行），开大（或关小）节流阀开口，观察活塞杆运动速度的变化。
改用电气行程开关控制电磁换向阀通电，重复上述过程。
3、液压马达转速的控制慢慢打开节流阀，使液压马达开始转动，开大（或关小）节流阀开口，观察液压马达转速的变化。
液压传动实验报告（一）实验名称：液压系统组成及工作原理实验指导教师（签名）：实验日期：年月日系，专业，班，姓名：＿＿＿学号：一、实验内容二、实验设备三、思考题1、液压系统由哪几部分组成？各部分的作用？实验二液压系统中工作压力形成原理实验一、实验目的容积式液压传动中，工作压力的大小决定于外加负载，即决定于油液运动时所受的阻力。
本实验通过各种负载对液压缸工作压力的影响，深入理解液压系统中工作压力和外加负载的关系，分析液压系统中的负载体现在哪些方面，进而理解液压系统中工作压力的组成：有效工作压力和压力损失（无效工作压力）。
二、实验内容（一）液压缸中摩擦阻力变化时，对液压缸工作压力的影响液压缸的摩擦阻力指活塞与缸筒内壁和活塞杆与端盖密封处的摩擦阻力。
机械工程测试技术基础讲稿(第二部分)
在本讲稿的第一部分中，我们介绍了机械工程测试技术的基本概念。在本讲 稿的第二部分中，我们将深入探讨现阶段的机械工程测试技术及其应用。
现阶段的机械工程测试技术
1 非破坏性测试
2 破坏性测试
通过测量和分析材料和结构的特征，以 确定其性能和质量。
通过将材料和结构加载到破坏点以评估 其强度和耐久性。
3 可靠性测试
4 环境测试
确定产品在实际使用条件下工作的可靠 性和寿命。
评估产品在不同环境条件下的性能。
测试方法和目的
1 实验室测试
使用标准化设备和程序对材料和结构进行控制和监测。
2 现场测试
在实际工作环境中对产品进行测试，以评估其性能和可靠性。
3 目的
确定产品的强度、耐久性、可靠性，并提供改进建议。
测试飞机、卫星、火箭等 的结构和材料。
能源工程
测试发电设备、输配电系 统等的性能。
机械工程测试技术的发展趋势
1
自动化
测试过程的自动化和智能化。
2
数字化
利用计算机模拟和仿真进行测试。
3
绿色化
减少对环境的影响，提高测试的可持续性。
机械工程测试技术的分类
材料测试
对金属、塑料等材料进行 物理、化学、力学等方面 的测试和分析。
结构测试
对组件、装配体和整体结 构进行性能和安全性测试。
可靠性测试
对产品在实际使用条件下 的可靠性和寿命进行测试 和评估。
常见的机械工程测试技术
拉伸测试
评估材料的强度和延展性。
冲击测试
评估材料的抗冲击性能。
疲劳测试
评估材料和结构在交变载荷条件下的寿命。
机械工程测试技术基础实验
机械工程测试技术基础实验指导书机械工程实践教学中心机电控制技术实验室2004目录页数实验一：信号频谱分析实验 (2)实验二：系统频率响应特性实验 (3)实验三：电阻应变式力传感器实验 (4)实验四：电涡流传感器实验............................................. . (5)本实验指导书由张海根老师编写实验一信号频谱分析实验一、实验目的1）了解常用信号的频谱构成；2）明确信号的时域特征与频域特征的相互关系。
3）熟悉数字频谱分析(FFT)方法。
二、实验原理1）周期信号是由一个或几个，乃至无穷多个不同频率的谐波叠加而成的。
2）信号在时域变化快，反映到频域高频分量丰富。
3）数字频谱分析中，信号在时域上的截断会在频域上出现泄漏。
三、实验仪器信号发生器，数字存储示波器。
四、实验内容用示波器探头将信号发生器的输出连接到示波器的通道1（CH1），并将探头开关设定为X10。
按下[CH1]功能键显示通道1的操作菜单，用1号菜单操作键选择“直流”耦合。
用3号菜单操作键选择探头衰减系数为“10X”。
按下[AUTO]按钮，即可显示信号波形。
按下[MATH]数学运算功能键，显示[MA TH]菜单，用1号菜单操作键选择“FFT”操作，用2号菜单操作键选择信源“CH1”，即可显示输入信号的频谱图。
按下[CURSOR]光标测量功能键，显示[CURSOR]菜单，用1号菜单操作键选择“手动”模式，用2号菜单操作键选择“时间”类型，用3号菜单操作键选择信源“FFT”，用水平和垂直[POSITION]旋钮分别移动两条垂直光标到待测的图形位置即可测量两个频率值及其差值。
若用2号菜单操作键选择“电压”类型，即可用水平和垂直[POSITION]旋钮分别移动两条水平光标到待测的图形位置测量两个幅值及其差值。
1）产生一确定幅值（峰峰值1-2V），确定频率（1Hz-1kHz）的正弦波，观察其频谱构成。
用上述方法测量各分量的频率与幅值。
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图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图
四、实验步骤：
应变传感器实验模板说明：
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。当传感器托盘支点受压时，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。〕安装接线。
四、预习要求
在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅立叶级数分解的有关内容。
五、实验内容及步骤
1、调节函数信号发生器，使其输出50Hz的方波信号，并将其接至信号分解实验模块BPF的输入端，然后细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz成分BPF的输出幅度为最大。
图2-2实验装置的结构
2、将各带通滤波器的输出分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅制值，并列表记录之。
3、一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式如下，方波频谱图如图2-1表示
图2-1方波频谱图
1、方波
2、三角波
3、半波
4、全波
5、矩形波
图中LPF为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。BPF1～BPF6为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。
图2 应变式传感器半桥接线图
2、拆去放大器输入端口的短接线，根据图2接线。注意R2应和R3受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验数据填入表2画出实验曲线，计算灵敏度S2＝U／W，非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。
2、放大器输出调零：将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。
3、将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。
4、在3的基础上，再按五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的波形，记录之。
5、分别将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的输出信号接至50Hz电信号分解与合成模块输入端、观测基波及各次谐波的频率和幅度，记录之。
6、将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的基波和谐波分量分别接至加法器的相应的输入端，观测求和器的输出波形，并记录之。
六、思考题
1、什么样的周期性函数没有直流分量和余弦量。
2、分析理论合成的波形与实验观测的合成波形之间误差产生的原因。
七、实验报告
1、根据实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次谐波的波形，画出其频谱图。
表1
重量(g)
电压(mv)
4、根据表1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ，
δ=Δm/yFS×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。
五、思考题
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。
三、实验原理
1、一个非正弦周期函数可以用一系列频谱成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、。。。、n等倍数分别称二次、三次、四次、。。。、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。
2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。
实验三
一、实验目的：
二、基本原理：
三、需用器件与单元：
四、实验步骤：
1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放大器调零：用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将实验模板中的放大器的两输入口短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。
2、将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸，并且把实验3中观察到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，便于比较。
4、回答思考题
实验二
一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uo1=EKε/4。
3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图1接线图)。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1画出实验曲线。
《机械工程测试技术基础》实验指导书
实验一 观测50Hz非正弦周期信号的分解与合成
一、实验目的
1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数各项的频率与系数作比较。
2、观测基波和其谐波的合成
二、实验设备
1、信号与系统实验箱：TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型：
2、双综示波器。