传感器与测试技术技能实习.docx

上海第二工业大学 名称：传感器与测试技术技能实习 专业：机械电子工程 班级：机工A1 姓名： 学号： 指导老师： 实训地点：14#407 目录 一、技能实习内容及要求 1 二、总体方案设计 2 2-1. 测量原理 2 2-2. 测试系统组成 2 2-3. 激励方法 3 三、实验硬的件选用 3 3-1、悬臂梁 3 3-2.传感器 4 3-3、电荷放大器 5 3-4、采集卡 6 四、 硬件电路的设计 6 五、测量软件设计 9 六、小结和体会 16 PAGE 2 一、技能实习内容及要求 1-1. 内容： 设计一个测试悬臂梁固有频率的自动测试系统，悬臂梁如下所示： 具体技术要求： 能显示相应所采集到的波形图、频谱图等相关图 能显示固有频率 能对固有频率进行超限报警，上下限制用户可设定 生成当前测试报告，（包括相应波形图和固有频率值以及合格状态） 1-2. 实训要求： 1、提出设计方案（提出测量原理，传感器选用和安装，构建测试系统） 2、设计测量电路（包括放大，滤波电路，制作滤波电路） 3、测试软件设计：利用Labview或其它开发程序（VB、VC等），设计测量 软件进行数据采集和分析 4、调试 5、撰写实训报告 1-3. 报告要求： 1．实训内容 2.撰写总体设计方案 3.硬件选用（包括传感器、采集卡的选用和安装等） 4.电路设计（包括测量电路设计，系统总电路） 5.测量软件设计（包括软件设计流程图，各功能实现方法和代码，包括个主程序，子程序描述以及相应的重要参数设置如采样通道，采样频率，采样点数） 6.小结和体会（可包含调试中遇到的问题） 二、总体设计方案 2-1．测量原理： 在测试的过程中，通过脉冲锤敲击悬臂梁的横梁产生一个脉冲信号。信号会逐渐衰减，在衰减过程中会有一个时刻衰减到的频率和悬臂梁的固有频率相同，我们要找到的就是这个相同的频率，这个频率与悬臂梁固有频率形成共振，那时候的复制达到最大，用labview分析这个值，就可以测出悬臂梁的固有频率。 2-2．测试系统的组成： 图 图1测试系统组成图 测试系统包括下述三个主要部分： 激励部分： 实现对被测系统的激励（输入），使系统发生振动。它主要由激励信号源、功率放大器和激振器组成。 拾振部分： 检测并放大被测系统的输入、输出信号，并将信号转换成一定的形式（通常为电信号）。它主要由传感器、放大器组成。 分析记录部分： 将拾振部分传来的信号记录下来供分析处理并记下处理结果。它主要由各种记录设备和频谱分析设备组成。 2-3. 激励方法：脉冲激励（脉冲锤） 三、实验硬件的选用 3-1、悬臂梁（图2） 梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端（可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力）。 在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。本次实验所要测得的就是悬臂梁的固有频率。 图 图2悬臂梁 3-2、传感器 工作原理：压电式加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的。某些晶体在一定方向上受力变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去除后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称为“压电效应”，具有“压电效应”的晶体称为压电晶体。常用的压电晶体有石英、压电陶瓷等。 固定方法：其中采用钢螺栓固定，是使共振频率能达到出厂共振频率的最好方法。螺栓不得全部拧入基座螺孔，以免引起基座 变形，影响加速度计的输出。本次实习采用的是CA-YD-188 压电式加速度传感器。结构图及实物图见图3-1、图3-2、图3-3。 CA-YD-188 压电式加速度传感器 图 3-1结构图技术指标：灵敏度：500mV/g  量程：10g  频率范围：4-4000Hz 安装谐振点:15kHz  分辨力：0.00004g  重量：40g  安装螺纹：M5 mm  图 3-1结构图 图 图 3-2 图 图 3-3实物图 图 图 3-2实物图 3-3、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。可以将传感器输出的微弱信号进行放大，使之容易采集。 本次选用的电荷放大器型号：DHF-7。实物图及原理图见图4. DHF-7型 电荷放大器是一种高性能的小型、简易、低价格的电荷电压转换器。 主要性能参数： 电荷灵敏度：10mV～100mV/pC 工作频率：0.3Hz～50Hz 精度：≤2%（160Hz） 最大输入电荷：1000pC 最大输出 电压：±10V 最大输出 电流：±5mA