实验力学测试测试技术介绍-张成强1
物理实验技术中的力学测量方法的原理解析
物理实验技术中的力学测量方法的原理解析在物理实验中，力学测量是一个重要的环节，它涉及到力的大小、方向、作用点等多个参数的测量。
为了准确地进行力学实验，科学家们开发出多种力学测量方法，并基于不同的原理进行解析。
本文将重点讨论其中几种常见的力学测量方法及其原理。
一、弹簧测力计的原理解析弹簧测力计是一种常用的力学测量工具，它利用弹簧的弹性变形来测量力的大小。
弹簧测力计的原理可以通过胡克定律来解释。
根据胡克定律，弹簧的弹性变形与应力成正比，即F=kΔx，其中F代表力的大小，k代表弹簧的劲度系数，Δx代表弹簧的变形量。
通过测量弹簧的伸长量，就可以得到力的大小。
二、杠杆原理在力学测量中的应用杠杆原理在力学测量中有着广泛的应用。
杠杆原理指的是当杠杆平衡时，两边受到的力矩相等。
在力学测量中，常用杠杆平衡测力仪来测量力的大小。
其原理是利用杠杆的平衡原理来测量力的大小和方向。
通过调整力矩臂和负荷臂的长度，使得杠杆平衡，从而可以得到力的大小。
三、压阻应变片的应用压阻应变片是一种敏感的力学测量工具，它利用金属薄片在受力作用下产生的电阻变化来测量力的大小。
当金属薄片受到力的作用时，其形状发生变化，从而导致电阻的变化。
通过测量电阻的变化，就可以得到力的大小。
压阻应变片广泛应用于压力传感器、称重传感器等领域。
四、激光测速仪在力学实验中的应用分析激光测速仪是一种高精度的测量设备，它利用激光束的传播时间来测量物体的速度。
在力学实验中，激光测速仪可以用来测量物体的速度和加速度。
其原理是通过测量物体上的反射光束的时间差来计算速度。
激光测速仪具有高精度、非接触、快速测量等特点，广泛应用于力学实验研究中。
五、振动传感器的原理及应用振动传感器是一种常用的力学测量仪器，它可以测量物体的振动强度，进而推算出受力的大小。
振动传感器的原理基于质量-弹簧系统的阻尼振动。
当物体受到外力作用时，会引起振动，而振动传感器可以测量振动的频率和振幅，从而间接地测量受力的大小。
测试技术演示实验
测试技术演示实验索力测试振动系统固有频率测试单自由度线性系统模型参数测试变时基锤击法简支梁模态测试：学号姓名2016年5月实验原理简单介绍：索力实验：拉索是斜拉桥和悬索桥的重要承重构件，设计和施工时通过调整拉索的索力：使塔、梁处于最佳受力状态。
在运营过程中，亦应不断监测索力变化，及时调整索力，使之处于设计要求的状态。
因此，无论施工过程还是运营过程中均需准确地测知索力。
频率法目前是斜拉桥测索力的普遍应用的方法，索的边界条件为两端固定，索的质量均匀分布时，在本程序模块中，索力计算公式为：2224T n f nML ∙= 其中：T —索的拉力(N)； M —索单位长度的质量(kg/m)；L —缆索的长度(m)； f n —第n 阶自振频率。
在该实验中采用钢丝模拟索力的测试过程，钢丝的质量可以忽略不计，在钢丝上加一质量块，形成集中质量的单自由度系统，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其频率，就可通过以下公式来计算： Lm f T 22∏=当采用两个集中质量块均匀分布，并且两个质量块质量相等为时，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其三阶频率，就可通过以下公式来计算：）（2,1)12(3422=-⨯∏=n n Lm f T n 当采用三个集中质量块均匀分布，并且三个质量块质量相等为时，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其三阶频率，就可通过以下公式来计算：）（3,2,1n)12(3422=-⨯∏=nLmfT nm——小质量块质量（kg）；L——钢丝两端支承点间距（m）；n——为频率阶数；振动系统固有频率测试：对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。
另一种方法是用锤击法，用冲击力激振，通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析，得到各阶固有频率。
单自由度线性系统模型参数测试：单自由度线性系统是最简单的振动系统，又是最基本的振动系统，这种系统在振动分析中的重要性，一方面是很多实际问题都可以简化为单自由度线性系统来处理，从而可以直接利用对这种系统的研究成果来解决问题；另一方面单自由度系统具有一般振动系统的一些基本特性，实际上它是多自由度系统、连续系统、甚至是非线性系统进行振动分析的基础。
物理实验技术中的力学测量原理与技巧
物理实验技术中的力学测量原理与技巧引言：物理学作为自然科学的一门重要学科，对于实验的精确性和准确性要求很高。
在物理实验中，力学测量是不可或缺的环节。
力学测量在科研、工程和日常生活中都有着重要的应用，并为我们提供了丰富的实验数据。
本文将从力学测量的原理和技巧两个方面来进行阐述，希望能为力学实验的进行提供一些参考。
一、力学测量原理力学测量原理是力学实验中最基本的理论依据，掌握了测量原理才能更好地进行力学实验。
以下将介绍几个常用的力学测量原理。
1. 杠杆原理：杠杆原理是力学测量中常用的原理之一，它基于杠杆的平衡条件。
根据杠杆原理，力矩的大小为力与力臂的乘积，即F1l1=F2l2，其中F1为力1的大小，l1为力1的力臂，F2为力2的大小，l2为力2的力臂。
利用杠杆原理，可以进行力的测量、平衡的调节等。
2. 弹簧弹性原理：弹簧弹性原理也是力学测量中常用的原理之一。
弹簧的变形与受力之间存在一定的关系，根据胡克定律，弹簧受力F与其变形量x成正比，即F=kx，其中k为弹簧的弹性系数。
利用这一原理，可以测量力的大小，例如弹簧测力计的原理就是基于弹簧的弹性。
3. 动态测量原理：在一些需要测量快速或周期性力的实验中，静态测量已无法满足实验要求，这时可以采用动态测量原理。
动态测量原理主要是利用物体振动的特性进行测量。
例如，在测量重力加速度时，可以利用弹簧振子在重力作用下的振动周期来推算重力加速度的大小。
二、力学测量技巧除了理解测量原理外，合理的测量技巧也是力学实验中不可或缺的一部分。
在力学测量中，采用合适的技巧能够提高测量精度和减小误差。
以下将介绍几个常用的力学测量技巧。
1. 零位调节：在进行某些测量时，零位的准确调节是十分关键的。
通过调节测量仪器的零位，能够使测量结果更加准确。
例如，在使用弹簧测力计时，需要先将指针调零，再进行测力，避免仪器本身的误差。
2. 消除杂散力：在一些力的测量中，会存在一些与所需测量力无关的杂散力。
物理实验技术中的力学实验方法与实验技巧
物理实验技术中的力学实验方法与实验技巧物理实验是科学研究和工程应用中不可或缺的一环。
而在力学实验中，实验方法与实验技巧的正确运用至关重要。
本文旨在探讨力学实验中的实验方法和技巧，以便能够更好地进行力学实验并取得准确可靠的实验结果。
一、力学实验方法在力学实验中，合理选择实验方法对于实验结果的准确性和实验效果的好坏至关重要。
以下是几种常见的力学实验方法。
1. 三次测量法三次测量法是一种常用的实验方法，其适用于需要提高测量精度的实验。
其基本原理是进行多次测量，然后取均值作为最终结果。
这样可以有效地减小由仪器误差和随机误差引起的测量误差。
然而，为了使三次测量法获得准确结果，需要掌握好测量次数的选择和数据处理的方法。
2. 调制法调制法是另一种常见的实验方法，其适用于需要测量动态过程的实验。
在这种方法中，通过改变实验条件或参数的数值来调节实验目标，从而研究目标与实验条件之间的关系。
例如，在研究弹簧的拉伸性能时，可以通过改变施加的力的大小或拉伸长度来观察弹簧的变形情况。
3. 对比法对比法是一种通过与已知参照物进行对比，以获取待测物理量的方法。
在力学实验中，常常通过与标准物体相对比来测量待测物体的质量、长度等物理量，以获得更为准确的实验结果。
例如，在测量金属棒的长度时，可以使用一个已知长度的参照物进行对比，从而获取金属棒的实际长度。
二、力学实验技巧除了正确选取适合的实验方法外，实验技巧也是成功进行力学实验的关键。
以下是几种常用的力学实验技巧。
1. 仪器校准在进行力学实验之前，必须对使用的仪器进行校准。
校准仪器可以减小测量误差，保证实验结果的准确性。
校准过程中应注意遵循正确的校准步骤，并定期检查仪器的稳定性和准确性。
只有经过校准的仪器才能提供可靠的数据。
2. 误差分析在力学实验中，误差是无法避免的。
因此，进行误差分析是非常重要的。
通过了解仪器的精度、测量方法的不确定度以及其他可能的误差来源，可以更好地控制和减小误差。
工程力学试验测试技术
一、电阻应变片
电阻应变片由基底、电阻丝、引出线、覆盖层用胶水粘贴而成。基底和覆盖层主要 起 隔 离 、保 护 敏 感 栅 的 作 用 ，引 出 线 则 起 连 接 电 阻 丝 与 测 量 导 线 之 作 用 。在 常 温 条 件 下 的应力应变测试工作中常用的电阻应变片是常温金属箔式电阻应变片，其构造如图 1-3 所示。这种应变片的敏感栅是用厚度为 0.003～0.01 mm 的康铜或镍铬金属箔片，涂上 底胶，利用光刻技术腐蚀成栅状的。箔式应变片尺寸准确，敏感栅可以制成各种形状， 散热面积大，疲劳寿命长，横向效应小，测量精度高，适宜于长期测量，并可作为传感 器的敏感元件。
式中， K 称为电阻应变片的灵敏系数，K 值的大小与敏感栅的材料及形状等因素有关，
一般由生产厂家抽样标定并在产品包装上标明。
二、应变测量电桥
在使用电阻应变片进行应变测量时，必须有一个恰当的办法来检测其阻值的微小变 化 。通 常 的 办 法 是 把 电 阻 应 变 片 接 入 某 种 电 桥 ，而 这 种 电 桥 能 把 电 阻 应 变 片 阻 值 的 微 小 变化转换成输出电压的变化，之后再对这个电信号进行相应的处理就可以得到我们所需 的应变。目前应变仪大都采用惠斯通电桥电路来测量应变片的阻值变化。
1.2 应变测试技术
应变测试技术是指利用电阻应变片测定构件表面的应变，再根据应力-应变的关系确 定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。其测量过程是将电阻应变片粘贴在构件 表面上，当构件变形时，电阻应变片的电阻值将发生相应的变化，从而引起电路中电流 （或电压值）的改变，然后利用电阻应变仪将电流（或电压值）的变化量测定出来并换算 成应变值进行输出，如图 1-2 所示。这是一种将机械应变量转换成电量进行测试的方法。
物理实验中的力学测量与分析技术
物理实验中的力学测量与分析技术引言:物理实验是科学研究的重要手段之一，而力学实验又是物理实验的基础。
在力学实验中，力学测量与分析技术发挥着关键作用。
通过准确测量和精细分析实验数据，我们可以了解物体的运动特性、相互作用关系及其背后的物理原理。
本文将探讨在物理实验中常用的力学测量与分析技术，以及这些技术的应用。
一、弹簧测力计弹簧测力计是一种常用的力学测量仪器，用于测量物体所受的力。
它利用弹簧的弹性变形来间接测量力的大小。
弹簧测力计具有灵敏度高、测量范围广的特点，广泛应用于物理实验中。
在实验中，我们可以将弹簧测力计与其他仪器结合使用，例如挂载于小车上，通过测量小车在光滑水平轨道上的位移来计算施加在小车上的力。
二、杆秤杆秤是一种简单而常见的力学测量仪器，用于测量物体的重力。
在杆秤的两端悬挂不同质量的物体，通过对比相对平衡的位置来测量它们的重力差别，从而推算出物体的质量。
杆秤适用于对较小质量物体的测量，例如化学实验中的物质称量。
三、测力计测力计是一种常用的直接测量力的仪器，通过其内部的弹簧、电子传感器或力敏电阻等装置直接测量物体所受的力。
测力计具有高准确性和较大的测量范围，可广泛应用于力学实验、结构分析等领域。
在实验中，我们可以使用测力计来测量摩擦力、张力、弯曲力等不同类型的力，并通过测力计采集的数据进行进一步分析和研究。
四、位移测量技术位移测量技术在物理实验中起到了至关重要的作用。
通过测量物体在空间中的位置变化或者运动参数的变化，我们可以计算其速度、加速度以及各种运动规律和物理特性。
位移测量技术广泛应用于实验中，包括光电测距、激光干涉、速度计、加速度计等。
这些技术的应用，使得实验者能够准确、精细地测量物体的位移，进而对其运动状态及特性进行分析。
五、数据采集与处理在物理实验中，准确、可靠的数据采集与处理是确保实验结果准确性和重复性的关键。
数据采集可以通过仪器上内置的数据采集卡或传感器实现，也可以通过计算机软件进行。
一种测量金属薄板拉伸应变硬化指数的方法
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力学测试实验报告
本次实验旨在通过力学测试，了解材料的力学性能，包括弹性模量、强度、硬度等，为后续工程设计提供理论依据。
二、实验原理力学测试是研究材料力学性能的一种方法，主要包括拉伸测试、压缩测试、弯曲测试等。
本实验采用拉伸测试方法，通过测量材料在拉伸过程中的应力-应变关系，计算材料的弹性模量、强度、硬度等参数。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：万能试验机、电子天平、游标卡尺、拉伸试验夹具、数据采集系统等。
2. 实验材料：某种金属材料。
四、实验步骤1. 准备工作：将实验材料加工成标准试样，测量试样尺寸，记录数据。
2. 设置万能试验机：根据试样尺寸和材料特性，设置拉伸速度、加载力等参数。
3. 安装试样：将试样安装在万能试验机上，确保试样与夹具接触良好。
4. 开始拉伸实验：启动万能试验机，使试样在拉伸过程中受到均匀的拉伸力。
5. 数据采集：在实验过程中，实时采集应力-应变数据，并记录。
6. 实验结束：当试样断裂时，停止拉伸实验。
7. 数据处理：将采集到的应力-应变数据输入计算机，进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 弹性模量：根据应力-应变曲线，计算弹性模量E。
实验结果为E =2.1×10^5 MPa。
2. 强度：根据应力-应变曲线，确定最大应力值，即为强度。
实验结果为σb = 580 MPa。
3. 硬度：采用布氏硬度法测试材料的硬度。
实验结果为HB = 240。
通过本次力学测试实验，得到了某种金属材料的弹性模量、强度和硬度等参数。
实验结果表明，该材料具有良好的力学性能，可适用于工程应用。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止试样断裂造成伤害。
2. 在实验操作过程中，确保试样与夹具接触良好，避免出现夹具滑移现象。
3. 数据采集过程中，注意观察应力-应变曲线，及时记录关键数据。
4. 实验结束后，对实验数据进行处理和分析，确保实验结果的准确性。
八、实验总结本次力学测试实验，使我们对材料的力学性能有了更深入的了解。
力学基本测量实验报告
力学基本测量实验报告力学基本测量实验报告摘要：本实验旨在通过测量物体的质量、长度、时间和力的大小，来研究力学基本测量的原理和方法。
通过实验，我们掌握了使用天平测量物体质量的技巧，使用游标卡尺测量物体长度的方法，使用秒表测量时间的技巧，以及使用弹簧测力计测量力的原理。
实验结果表明，我们能够准确地测量物体的质量、长度、时间和力的大小。
1. 引言力学是物理学的一个重要分支，研究物体的运动和受力情况。
在力学研究中，准确测量物体的质量、长度、时间和力的大小是非常重要的。
本实验通过几个基本测量实验，来掌握测量的原理和方法。
2. 实验装置和方法2.1 实验装置本实验使用的装置包括天平、游标卡尺、秒表和弹簧测力计。
2.2 实验方法2.2.1 测量物体质量首先，将天平调零，并将待测物体放在天平的盘中。
通过调节天平的滑动块，使天平平衡，记录下物体的质量。
2.2.2 测量物体长度使用游标卡尺测量物体的长度时，首先将游标卡尺的两脚放在物体的两端，使其贴紧物体表面。
然后，读取游标卡尺上的刻度，并将其转换为物体的长度。
2.2.3 测量时间使用秒表测量时间时，首先按下秒表的启动按钮，开始计时。
当需要停止计时时，再次按下秒表的按钮，记录下经过的时间。
2.2.4 测量力的大小使用弹簧测力计测量力的大小时，将待测力施加在弹簧测力计的挂钩上，读取弹簧测力计上的刻度，并将其转换为力的大小。
3. 实验结果与分析3.1 测量物体质量的结果通过多次测量，我们得到了物体的质量为10.2 g。
3.2 测量物体长度的结果通过多次测量，我们得到了物体的长度为15.6 cm。
3.3 测量时间的结果通过多次测量，我们得到了物体的运动时间为3.2 s。
3.4 测量力的大小的结果通过多次测量，我们得到了物体的受力大小为8.5 N。
4. 结论通过本实验，我们掌握了使用天平测量物体质量、使用游标卡尺测量物体长度、使用秒表测量时间和使用弹簧测力计测量力的方法和技巧。
力学实验测量物体质量的方法
力学实验测量物体质量的方法力学实验是物理学中非常重要的一部分，它主要研究物体的运动和相互作用。
在力学实验中，测量物体的质量是一个基础性的内容。
在本文中，我将介绍一些常用的力学实验测量物体质量的方法。
一、天平法天平法是最常见的测量物体质量的方法之一。
它基于平衡原理，通过用一个已知质量的物品与待测物体进行比较来测量其质量。
通常，我们使用一个双盘天平，将待测物体放在一个盘子上，再在另一个盘子上加入已知质量的物品，直到两边平衡为止。
根据平衡所用的差重，我们就可以计算出待测物体的质量。
二、弹簧测力计法弹簧测力计也常用于测量物体的质量。
它的原理是利用弹簧的弹性变形与外力之间的关系来测量物体质量。
首先，我们需要一个已经校准好的弹簧测力计，将待测物体挂在测力计上，弹簧会因受到重力而发生相应的位移。
根据弹簧的弹性系数，我们可以通过测量位移来计算出物体的质量。
三、摆线法摆线法也是一种常用的测量物体质量的方法。
它基于重力与摆线的平衡关系，通过测量摆线的长度来计算物体的质量。
具体做法是，我们在水平摆线上挂上待测物体，并保持摆线处于水平状态，然后测量摆线的长度。
根据摆线与重力的平衡关系，我们可以通过测量长度来计算出物体的质量。
四、绳子法绳子法也是一种测量物体质量的方法。
它基于绳子受到张力与物体质量之间的关系来计算物体的质量。
首先，我们需要将一个绳子绕过一个固定的滑轮，然后在绳子的一端挂上待测物体。
通过读取绳子另一端的张力，结合已知的重力加速度，我们可以通过计算来得出物体的质量。
五、利用物体对流的影响测量质量这种方法主要适用于大尺寸的物体，特别是液体。
在一定的条件下，通过测量待测物体在液体中引起的流动或液体表面的净力，可以间接地计算出物体的质量。
这种方法可以通过装置如流速计或容器的液位变化来实现。
综上所述，力学实验中测量物体质量的方法有多种，包括天平法、弹簧测力计法、摆线法、绳子法以及利用物体对流的影响测量质量等。
每种方法都有其适用的场景和原理，选用不同的方法可以更好地满足实验需求。
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一 、传感器测试技术介绍
测试流程
一 、传感器测试技术介绍
举例说明
WP7系列柴油机在运行过程中，空压机噪 声过大，为了分析验证空压机噪声形成的机 理，本次试验对WP7空压机的进气压力、排 气压力及缸内压力分别进行测试，将进排气 机缸内压力波动反馈给NVH室进行进一步分 析
一 、传感器测试技术介绍
二、应变测试技术
应变测试举例-飞轮壳路谱测试
二、应变测试技术
应变计的选择
应变分布梯度 选 用 应 变 计
应变计测出的应变值是应变计栅长范围内的平均应变，当应变沿试 件轴向均匀分布时，可以选用任意栅长的应变计，对测试精度无影响； 如果对应变梯度大的构件进行测试，选用尽可能小的栅长测量
应变性质
传感器选型
一 、传感器测试技术介绍
传感器校对
一 、传感器测试技术介绍 测试
传感器
上位机
数采模块
一 、传感器测试技术介绍
自制测试仪器
信号线
A/D转换
I/V转换
电源线
带控制程序的上位机
24V电源
二、应变测试技术
应力的定义 “应力” 是在施加外力的影响下物体内部产生的力。如图示，在柱体 的上面向其施加外力P 的时候，物体为了保持原形在内部产生抵抗外 力的力―内力。内力被物体（这里是柱体）的截面积所除后得到的值 （单位截面积上的内力）即是“应力”（单位为Pa（帕斯卡）或 N/m2）。如圆柱横断面积为A(m2),所受外力为P(N 牛顿)，由外力=内 力可得，应力为：
实验力学测试技术介绍
张成强
目 录
1 2
传感器测试技术介绍 应变测试技术介绍
一 、传感器测试技术介绍
测试技术的定义
检测技术是以研究检测系统中的信息提取、信息转换以及 信息处理的 理论与技术为主要内容的一门应用技术学科。
没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器 为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微 观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具
化量之比，如右图所示。
一 、传感器测试技术介绍
线性度
线性度又称非线性，是表征传感器输出量—输入量之间的实 际关系曲线偏离拟合直线的程度的指标。 定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大 偏差值 Δ Lmax 与满量程输出值 YFS 之比。 通常用相对误差来表示线性度或非线性误差，即用
L ( LMax yFS ) 100%
最大非线性误差 满量程输出
一 、传感器测试技术介绍
一 、传感器测试技术介绍
分辨率 :
分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化 值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直到可以测量 到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。它可以用 绝对值，也可以用量程的百分数来表示。该量说明了检测
仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分
辨率愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格 值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。
一 、传感器测试技术介绍
重复性:
重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变 动时所得特性曲线间不一致的程度.
一 、传感器测试技术介绍 迟滞:
应变片的变化范围 计算120 欧姆的应变计接受1000个微应 变产生的电阻的变化。
惠斯顿电桥 电阻变化率为
二、应变测试技术
惠斯通电桥 惠斯顿电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也用这个电 路来测量。如图示，惠斯顿电桥由四个电阻组合而成。 如果 R1 = R2 = R3 = R4 则无论输入多大电压，输出电压e 总为0，这种状态称为平衡状态。如果 平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。
二、应变测试技术
应变片
二、应变测试技术
电阻变化与应变的关系
R：应变片原电阻值Ω（欧姆）
ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆） K：比例常数(应变片常数)（金属应变计该 系数一般在2左右） ε：应变
如果一个120欧姆的应变计接受 1000个微应变的变化，相对产 生的电阻变化为多少？！
二、应变测试技术
测量导线的焊接与固定 检查
检查外观及电阻
为了防止虚焊，需要除尽焊接端的氧化皮、绝
缘物等
R
l s
2018/7/4
41
二、应变测试技术
桥路的选择-1/4桥路
二、应变测试技术
采样频率的选择
信号采样的定义
信号采样中，把时间上连续的模拟信号转换成数字量信号。
采样定理
若对于一个具有有限频谱的连续信号进行，当采样频率满足是其有限频率的最大真实信号频率
转换元件-将感受到的非电量转换为电量的器件 测量电路-将转换元件输出的电量变成易于显示记录控制和处理的有用信号的电路
电源电路-作用是提供能源
一 、传感器测试技术介绍
传感器分类
分类法 型式 物理型 化学型 生物型 结构型 物性型 能量转换型 能量控制型 电阻式 电容式 电感式 压电式 磁电式 热电式 光电式 光纤式 长度、角度、振动、位 移、压力、温度、流量 、距离、速度等 模拟式 数字式 说 明 采用物理效应进行转换 采用化学效应进行转换 采用生物效应进行转换 以转换元件结构参数变化实现信号转换 以转换元件物理特性变化实现信号转换 传感器输出量直接由被测量能量转换而来 传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制 利用电阻参数变化实现信号转换 利用电容参数变化实现信号转换 利用电感参数变化实现信号转换 利用压电效应实现信号转换 利用电磁感应原理实现信号转换 利用热电效应实现信号转换 利用光电效应实现信号转换 利用光纤特性参数变化实现信号转换 以被测量命名（即按用途分类） 输出量为模拟信号（电压、电流、……） 输出量为数字信号（脉冲、编码、……）
一 、传感器测试技术介绍
传感器的作用
测试技术 电参数的测量—电压 电流 功率 频率 阻抗 波形
非电参数的测量—机械量—位移、速度、加速度、力、扭矩、应力应变 化学量—浓度、成分、PH值、湿度
生物量—酶、组织、菌类 人与传感器的关系
定性:人通过感官感觉外界对象的刺激，通过大脑对感受的信息进行判断、 处理，肢体作出相应的反映。 定量:传感器相当于人的感官，称“电五官”，外界信息由它提取，并转 换为系统易于处理的电信号，微机对电信号进行处理，发出控制信号给执 行器，执行器对外界对象进行控制.
对于静态应变测量，温度变化是产生误差的重要原因，应该尽可能 选用温度自补偿应变计 对于动态应变测量，应选用疲劳寿命高的应变计，如箔式应变计
二、应变测试技术
应变计的选择
已知主应力方向的二向应力状态
应 变 花
沿着主应力方向贴两个应变片
未知主应力方向的二向应力状态
贴三轴45度应变花 贴三轴60度应变花
主方向虽不确切知道，但大体上可以估计到的情况 在测量前对主方向无法估计，采用三轴 60度应变花
二、应变测试技术
应变计的粘贴
检查和分选应变计
粘贴表面的准备
外观检查和阻值检查
去除表面油污、漆等，用纱布交叉打磨细纹，用酒精 擦洗
贴片
选 用 应 变 计 固化
应变片上盖上薄膜，用手指揉和滚压
室温下放置数小时即可充分固化，若其他需要加温固化的粘结剂， 用红外线灯烘烤
的2倍以上时，才能无失真的恢复到原来的信号。
采样频率
采样频率为2KHZ
二、应变测试技术
路况的选择
测试在包头北郊京新 高速昆都仑大桥与固 阳大道交界处进行。 图2给出了测试路线的 卫星地图。测试路面 大致可分为两段：公 路和乡村路面。其中 公路路面为混凝土铺 设道路。为国道G110 的一段，长度约为5.5 公里。乡村路面为河 床自然形成的软基道 路，有较大程度的扭 曲度和坑洼，长度约 为4.5公里。
按基本效应分类 按构成原理分类 按能量关系分类
按工作原理分
按输入量分类
按输出量分类
一 、传感器测试技术介绍
传感器基本特性 当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其输入输出关系特 性称为静态特性。
线性度
灵敏度 迟滞 重复性 零点漂移 温度漂移
一 、传感器测试技术介绍
传感器的静态特性：
二、应变测试技术
应变的定义 棒被拉伸的时候会产生伸长变形Δl，棒 的长度则变为l+Δl。这里，由伸长量Δl 和原长l 的比所表示的伸长率（或压缩率） 就叫做“应变”，记为ε。
棒在被拉伸的状态下，变长的同时也会变 细。直径为d0 的棒产生Δd 的变形时， 应变属于无量纲数，没有单位。 直径方向的应变如下式所示。 由于量值很小，通常用1×10−6 （百万分之一）“微应变”表示 或um/m。
应力与应变的比例常数E 被称为弹性系 数或扬氏模量，不同的材料有其固定的 扬氏模量。
二、应变测试技术
举例：从每边长1cm的铁棒上面垂直施加 10kN(约1020kgf)的力时，会产生多大的应 变呢？ 应力：
应变：
应变：
二、应变测试技术
应变片 一般的应变片是在基底材料上（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏 感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层保护的覆盖构成。 使用时我们将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩， 这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。（很多金属在机械性地伸长 或缩短时其电阻会随之正比变化）应变片就是使用这个原理，通过测量电 阻的变化而对应变进行测定。
1. 测量范围：传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间的范围 称为传感器的测量范围。 2. 量程：传感器测量范围的上限值 与下限值的代数差 - Nhomakorabea称为量程。
3. 精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综 合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概 念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大 允许误差，即相对误差。 4. 灵敏度：灵敏度是指传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变