现代测试技术实验指导书(2015年1月修订)

一、实验地点K1-305测控技术实验室二、实验时间三、实验项目1. 常用信号观察2. 信号无失真传输3. 金属箔式电阻应变片性能实验4. 电容式传感器性能实验5. 电涡流式传感器测转速实验注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准四、实验教学目的和任务本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。

采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求1. 充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。

要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2. 介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3. 学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。

各班一般共分10组。

4. 指导教师严格考勤。

六、实验项目、学时分配、实验主要仪器设备可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

七、主要仪器设备介绍1. THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台本实验台能满足“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”的实验教学，通过USB数据采集卡，利用上位PC机提供的信号发生器，虚拟示波器，脚本编程完成相应的实验项目。

实验一综合热分析实验一、实验目的了解综合热分析仪工作的基本结构与工作原理，了解仪器的操作方法和注意事项，了解热析对样品的要求，熟悉影响热分析曲线的影响因素。

二、实验原理差热分析的基本原理是由于试样在加热或冷却过程中产生的热变化而导致样品和参比物间的温度差，差热电偶的闭合回路中便有温差电动势，其大小为：E AB =k/e（T1-T2）ln(nEa/mEB)式中 EAB——由A、B两种金属丝组成闭合回路中的温差电动势（eV）； K——波尔兹曼常数；e——电子电荷；T1、T2——差热电偶两个焊点的温度（K）；nEa——金属A中的自由电子数；mEB——金属B中的自由电子数；差热电偶两个焊点的温度差（T1-T2）由置于两者中的热电偶反映出来，由上式可知，闭合回路中的温差电动势的大小与差热电偶两个焊点的温度差（T1-T2）成正比，其大小主要决定于试样本身的特性，通过信号放大系统和记录仪记下的差热曲线，便能如实的反应出试样本身的特性。

通过对差热曲线的判读，有可能达到物相鉴定的目的。

三、实验仪器仪器名称：综合热分析仪仪器型号：STA449C生产厂家：德国耐驰仪器公司四、仪器主要部件介绍1、主机、2、电源3、控制器4、电脑5、水浴6、高压钢瓶五、实验样品要求以及实验影响因数5.1、热析对样品的要求1、颗粒均一、混合均一的粉体2、液体3、纤维5.2、影响热分析曲线的影响因素1、内因：晶体结构的影响；阳离子电负性、离子半径及电价的影响；氢氧根离子浓度的影响2、外因：升温速率：推荐升温速率20℃/min；试样的形状、用量以及填充方式的影响；压力和气氛的影响六、操作步骤1、打开仪器、控制器和计算机电源。

2、开启恒温水浴，设定好水浴温度高于室温3-5℃，预热仪器10-15分钟。

3、校正仪器（并非每次测试都需要）。

4、打开炉子，将装好样品的待测坩埚和参比分别放入支架上，并关好炉子。

5、根据样品性质选择测试气氛，开启气流阀，调试好气体流量，通入所需气体。

《现代测试技术及应用》实验指导书适用专业:信息工程课程代码: 843000 总学时: 48 总学分:编写单位:信息工程系编写人:贺德全审核人:审批人:批准时间:年月日目录实验一电子计数器测频和测周的原理 (2)实验二数字存储示波器原理和应用 (6)实验三信号频谱分析和测试 (11)实验四（综合性实验）滤波器频率特性测试 (18)主要参考文献 (24)实验一电子计数器测频和测周的原理一、实验目的任务1. 了解频率测量的基本原理。

2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。

3. 熟悉SJ-8002B电子测量实验系统的基本操作。

二、实验内容1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。

2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。

三、实验器材1. 计算机１台2. SJ-8002B电子测量实验箱１台3. Q9连接线１根四、实验原理1.测频原理所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。

电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。

从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。

若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，则待测频率为fx = N/T (1-1) 若假设闸门时间为1s，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为1Hz。

图1-1 测频原理框图和时间波形2.测周原理由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。

其原理如图1-2所示。

图1-2 测周原理图待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为To ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为O X T N T ⨯= （1-2） 例如：fx = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。

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《现代测试技术》课程是机械设计制造及其自动化、物流工程等专业的一门实践性较强的专业基础必修课。

经过本课程的实验教学, 让学生在熟悉现代测试技术理论的基础上掌握测试技术基本知识和实验技能及信号分析处理方法, 培养和提高学生从事科学试验的实际动手能力。

根据《现代测试技术》实验教学大纲内容的安排, 特制定本实验教学指导书, 其内容包括信号分析实验、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结构动态应力应变测量实验。

本指导书由朱泽、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)实验四结构动态应力应变测量实验 (23)实验一信号分析实验一、实验目的和要求1．了解测试信号的分类和描述, 学会信号的时域分析、频域分析和相关分析。

2．熟练掌握对周期信号与非周期信号进行频谱分析的步骤与作图方法, 熟知其频谱特性。

3．经过上机实验, 学会应用信号分析软件进行信号分析处理。

4．要求上机前仔细阅读实验指导书的有关内容及实验步骤, 为顺利地完成实验做好准备。

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处理。

三、实验步骤1.典型信号及谱分析（1）时域信号波形及其谱的观察, 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””,在其下拉选项中选择””选项, 将会出现通道配置窗口, 对于AI1-01通道, 在该窗口的”参数”列中, 点击”类型”下的信号下拉选项, 选择”随机”信号, 如图1所示。

图1 随机信号的选择信号类型设置好后, 点击该随机信号右侧”幅值”参数下的数值, 该选项即被激活, 将其更改为”4000mv”, 最后点击通道配置窗口右下角的””按钮, 予以保存。

该软件在””模式下的菜单选项共4项: ”参数文件””存储规则””设置””测量”如图2所示。

现代测试技术实验指导书机电工程学院2015-08实验一常用信号的观察一. 目的要求1. 了解常用信号的波形和特点2. 了解相应信号的参数3. 学习示波器的使用二. 实验设备及元器件1. THBCC-1型信号与系统、控制理论及计算机控制技术实验平台2. 双踪示波器3. PC机(已安装数字信号发生器软件)、串口通信线1根三. 实验内容1. 观察常用信号：(1) 正弦波；(2) 方波；(3) 三角波；(4) 锯齿波；(5)y=sin(n x)·sin(m x)2. 用THBCC-1实验平台产生波形信号，利用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率，绘制信号波形。

四. 实验原理波形发生器可以给出希望的标准波形信号，是信号分析与处理实验中不可或缺的实验仪器。

信号的描述可以是数学表达式也可以是函数图形，即信号波形。

示波器是显示信号波形的一种实用仪器，利用示波器可以方便地显示波形的幅值与频率(周期)，也可以方便地进行不同波形的比较。

五. 实验步骤1. 观察实验台信号发生器和低频信号发生器，了解其功能，学会调节各种信号的振幅和频率。

2. 分别输出正弦波、方波、三角波、锯齿波，用示波器观察各种波形。

3. 将信号发生器和低频信号发生器都选择正弦波输出，分别用示波器观察并记录波形，将信号分别接如实验台的调制解调模块的调制信号输入口1和载波信号输入口1。

4. 用示波器观察调制信号输出口1的输出信号并记下图形。

5. 调整两路输入信号的频率和振幅，观察调制信号输出口1的输出信号。

六. 思考题为什么要对信号的波形进行观察？信号波形的变化主要对其观察哪几个参数？各参数的含义是什么？实验二：信号无失真传输一. 目的要求1. 了解信号无失真传输的基本原理2. 熟悉信号无失真传输系统的结构与特性二. 实验设备及元器件1. THBCC-1型信号与系统、控制理论及计算机控制技术实验平台2. 双踪示波器三. 实验内容1. 设计一个有源(或无源)的无失真传输系统2. 用THBCC-1实验平台产生一个幅值固定、频率可变的正弦信号，此信号作为系统的输入信号。

一、实验地点K1-305测控技术实验室二、实验时间三、实验项目1. 常用信号观察2. 信号无失真传输3. 金属箔式电阻应变片性能实验4. 电容式传感器性能实验5. 电涡流式传感器测转速实验注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准四、实验教学目的和任务本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。

采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求1. 充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。

要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2. 介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3. 学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。

各班一般共分10组。

4. 指导教师严格考勤。

六、实验项目、学时分配、实验主要仪器设备可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

七、主要仪器设备介绍1. THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台本实验台能满足“信号与系统”、“控制理论”及“计算机控制技术”的实验教学，通过USB数据采集卡，利用上位PC机提供的信号发生器，虚拟示波器，脚本编程完成相应的实验项目。

现代(传感器)检测技术实验实验指导书目录1、THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介2、实验一金属箔式应变片——电子秤实验3、实验二交流全桥振幅测量实验4、实验三霍尔传感器转速测量实验5、实验四光电传感器转速测量实验6、实验五E型热电偶测温实验7、实验六E型热电偶冷端温度补偿实验西安交通大学自动化系2008.11THSRZ-2型传感器系统综合实验装置简介一、概述“THSRZ-2 型传感器系统综合实验装置”是将传感器、检测技术及计算机控制技术有机的结合，开发成功的新一代传感器系统实验设备。

实验装置由主控台、检测源模块、传感器及调理（模块）、数据采集卡组成。

1.主控台(1)信号发生器：1k～10kHz 音频信号，Vp-p=0～17V连续可调；(2)1～30Hz低频信号，Vp-p=0～17V连续可调，有短路保护功能；(3)四组直流稳压电源：+24V,±15V、+5V、±2～±10V分五档输出、0～5V可调，有短路保护功能；(4)恒流源：0～20mA连续可调，最大输出电压12V；(5)数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级；(6)数字式毫安表：量程0～20mA，三位半数字显示、精度0.5级，有内侧外测功能；(7)频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm；(8)计时器：0～9999s，精确到0.1s；(9)高精度温度调节仪：多种输入输出规格，人工智能调节以及参数自整定功能，先进控制算法，温度控制精度±0.50C。

2.检测源加热源：0～220V交流电源加热，温度可控制在室温～1200C；转动源：0～24V直流电源驱动，转速可调在0～3000rpm；振动源：振动频率1Hz～30Hz（可调），共振频率12Hz左右。

3.各种传感器包括应变传感器：金属应变传感器、差动变压器、差动电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、PT100、AD590、K型热电偶、E型热电偶、Cu50、PN结温度传感器、NTC、PTC、气敏传感器（酒精敏感，可燃气体敏感）、湿敏传感器、光敏电阻、光敏二极管、红外传感器、磁阻传感器、光电开关传感器、霍尔开关传感器。

现代测控系统实验指导书实验一：应变片测量电桥性能测试一．实验类型：验证性实验二．目的和任务了解电桥电路在应变片测量中的应用；在了解电桥电路特性的基础上，设计采用双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路，以矩形悬臂梁为弹性元件，探讨双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法对应变片式位移传感器测量精度的影响。

三．预习要求：1．学习电桥电路的基本原理2．了解双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路异同点3．设计双臂工作的半桥接法和四臂工作的全桥接法的电桥电路四．实验基本原理由应变片作为桥臂而组成的电桥称为测量电桥。

若测量电桥的输人电压为U0，输出电压为ΔU ，各桥臂的电阻分别为R1、R2、R3、R4，则：0123412344U R R R R U R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆=-+- ⎪⎝⎭（1）测量电桥灵敏度：0123412341/4/U U R R R R K U R R R R R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆==∆=-+- ⎪∆∆⎝⎭（2）当采用双臂工作的半桥接法时，见图1a ，若R1＝R2＝R ，有：1234,,0t t R R R R R R R R ∆=∆+∆∆=-∆+∆∆=∆=（3）代入公式（1）（2）得：001,42R R U K U R ∆∆== （4）当采用四臂工作的全桥接法时，见图1b ，若R1＝R2＝R3=R4=R ，有：1234,,,t t t t R R R R R R R R R R R R ∆=∆+∆∆=-∆+∆∆=∆+∆∆=-∆+∆ （5）代入公式（1）（2）得：00,4R RU K U R∆∆== （6）（a ）双臂工作的半桥接法 （b ）四臂工作的全桥接法图1 电桥电路弹性元件采用40Cr 钢制成的矩形梁，梁长度Z=38mm ，厚度h=5.2mm ，宽度b=10mm ．根据材料力学中梁的应力分析，对矩形梁应变为：26FL Ebh ε=（7）式中E 为40Cr 钢的弹性模量，E =19.63 X 1010N/m 2 ，F 为外加载荷。

实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、实验内容将应变式传感器的其中一个应变片接入电桥作为一个桥臂，构成直流电桥，利用应变式传感器实现重量的测量。

三、实验所用仪表及设备应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±4V电源、数字万用表。

四、实验步骤1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。

图1-1 应变片传感器安装示意图2、实验模板差动放大器调零，方法为：（1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。

3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。

4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。

图1-2 应变片传感器单臂电桥实验图5、根据表1-1计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW（ΔV为输出电压平均变化量，ΔW为重量变化量）；计算非线性误差：δf =Δm / y FS×100%，其中Δm为输出电压值（多次测量为平均值）与拟合直线最大电压偏差量，y FS为满量程时电压输出平均值，这里YFS取180g时对应的输出电压值。

一.实验地点K1-305测控技术实验室二.实验时间表1 本学期安排实验项目及时间分配三、实验项目1.常用信号观察2.信号无失真传输3.金属箔式电阻应变片性能实验4.电容式传感器性能实验5.电涡流式传感器测转速实验注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准四.实验教学目的和任务本实验教学课程的核心是《现代测试技术》课程中的信息测试与处理，是测试理论在工程中的应用，是一门面向应用的综合性专业基础训练课程，针对性地加强学生的测试技术应用能力，达到熟练掌握常用信号的特性、掌握常用信号的测试技术与处理方法、初步掌握实验现象的相关理论分析方法的目的。

实验教学在机电工程学院(K1)测控技术实验室展开。

采用教师讲授、辅导和学生动手操作的方法，其中，每次实验教师讲授时间不超过1/3(15分钟)课时，通过学习，要求学生掌握THBCC-1信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平台、CSY2001(CSY2001B型)型传感器综合实验台、(虚拟)示波器等仪器设备的使用，了解测试技术在工程中的实际应用，达到熟练使用测试设备的目的，为以后学习及工作打下良好基础。

五、实验教学基本要求1.充分进行实验准备，并进行现场实验指导，检查实验结果，认真批改实验报告。

要求学生充分阅读实验指导书及相关教学内容，按分组独立完成每个实验，每完成一个实验，必须写一份实验报告，要求报告完整、数据详实、结论合理。

2.介绍实验仪器设备的结构、使用方法、注意事项。

3.学生分组按学号自然分组，可根据学习成绩由学生自己适当调整，但必须报指导教师备案。

各班一般共分10组。

4.指导教师严格考勤。

六.实验项目、学时分配、实验主要仪器设备表2 可安排实验项目与学时分配表序号实验项目名称学时实验类型实验主要仪器设备备注1常用信号的观察2验证性THBCC-1信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平台、示波器必做2信号无失真传输2综合性3金属箔式电阻应变片式性能实验2验证性CSY2001(CSY2001B 型)型传感器综合实验台、示波器4电涡流式传感器转速测量实验2综合性5电容式传感器性能实验2验证性6崔尔式传感器直流激励特性实验2验证性注：以上为可选项目，本学期实验以实际安排项目为准，在时间允许的情况下, 可根据教学实际要求适当增加实验项目，但不计课时，以学生自愿为主。

现代测试技术学习指导书编写：马德贵安徽农业大学工学院二○○八年三月第1章绪论(一)学习的基本内容：机械工程测试工作的重要性、主要内容、测试系统的组成框图意义。

(二) 学习的基本要求：1．理解测试的基本概念，了解测试工作的重要性与必要性。

2．掌握测试系统的组成及功能。

(三) 学习的重点难点：重点：电测法测试系统的组成及作用。

(四) 思考题：1．测试技术的基本含义是什么？它包含哪些方面的工作？试举例说明。

2．测试技术中测量参量的基本内容是什么？机械工程专业研究的主要测量对象是哪些？3．非电量电测系统的基本组成有哪些？各部分的功能如何？4．测试技术的手段和方法有哪些？试举例说明。

5．现代测试技术的发展趋势是什么？6．非电量电测系统的基本类型有哪些？第2章测试系统分析(一) 学习的基本内容：测试信号的基本概念、类型、分析方法、测试系统的基本特性。

(二) 学习的基本要求：1．掌握系统静态特性和动态特性概念、明确测试系统通常要同时满足这两种特性。

2．掌握确定性信号的分析方法。

3．掌握二阶系统的频率特性。

(三) 学习的重点难点：重点：静、动态特性的概念，信号的分析方法。

难点：二阶系统的频率特性。

(四) 思考题：1．测试系统的静态特性和动态特性的主要描述指标有哪些？这些指标的定义及其含义各是什么？2．测试系统不失真传输信号的时域和频域条件分别是什么？3．试说明二阶系统常使阻尼比ξ= 0.7~0.8的原因。

4．求周期信号x（t）= 0.5cos10 t + 0.2cos(100t – 45°)通过传递函数为1H(S)0.05S1=+的装置后所得到的稳态响应。

5．某加速度传感器可作为一个二阶振荡系统考虑。

已知传感器的固有频率为10kHz，阻尼比ξ= 0.12，当用此传感器测试5kHz正弦加速度时，幅值失真和相位滞后各是多少？若阻尼比ξ= 0.7，幅值失真和相位滞后又各是多少？6．描述测试系统的基本特性所用的传递函数和频响函数的意义是什么？两者的区别如何？7．进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。

实验一 应变片的温度效应及温度补偿实验一、实验目的：1．熟悉传感器实验装置的结构和工作原理。

2．了解电阻应变片传感器的粘贴方法。

3．掌握实际的电路连接。

4．熟悉电阻应变片温度效应的原理。

5．掌握常用的温度补偿方法。

二、实验原理：1、温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试中的膨胀系数不同。

由此引起测试系统输出电压发生变化。

2、用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如图1-1所示。

在电桥中，R 1为工作片，R 2为补偿片，R 1＝R 2。

当温度变化时两应变片的电阻变化△R 1与△R 2符号相同，数量相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R 1R 4＝R 2R 3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片成90°，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。

图1-1图1-2三、实验所需部件：＋－1、可调直流稳压电源（±4V档）；2、-15V不可调直流电源；3、电桥；4、差动放大器；5、箔式应变片；6、测微头；7、电压表（F/V表）；8、加热器；9、双平行梁；10、主、副电源。

四、实验步骤：1、了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。

2、将差动放大器的（＋）、（-）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。

（差动放大器调零步骤）3、开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。

再把F／V 表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。

关闭主、副电源，F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。

4、按图1-2接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F ／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V 表显示零。

5、在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V 表显示零。

6、将-15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V 表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值。

实验一 金属箔式应变片及电桥性能实验注：该实验分为四个小实验在写实验报告时注意将相关目的、原理、步骤总结为一部分，但每个实验后的思考题应完成。

1、 单臂电桥实验一、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生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=ε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的受力状态变化，电桥的作用是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。

单臂电桥输出电压U O14/εEK =。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、检查应变传感器的安装根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R 1=R 2=R 3=R 4=351±2Ω，加热丝初始阻值为20-50Ω左右。

2、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大。

然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。

检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。

合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。

关闭主控箱电源。

（注意： Rw4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥调零适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥（如图）作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接线，给桥路接入±4V电源（从主控箱引入），同图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交流档调零电阻阻值不同）。

现代测量技术实验指导书天津理工大学光电系信息与通信工程实验中心实验一测量数据的分析与处理1.试验目的：1)通过本实验要求掌握模拟万用表和数字万用表的使用方法。

2)通过本实验要求掌握如何处理实验数据，如何正确表示试验结果。

2.实验内容：1)分别用模拟万用表和数字万用表测量标值为╳K 的系列电阻10个，并将测量结果记录在下表中：并将测量结果记录在下表中，并计算出两次测量结果的误差。

表中，根据第四项“数据处理要求”进行处理，并写出处理步骤。

3.MF10指针式万用表；VC90—3.5数字式万用表；4.数据处理要求：1)求平均值；2)求标准偏差的估计；3)剔除粗大误差（采用格拉布斯准则）；4)设测量系差为1%，正确表示测量结果。

5.讨论：如何提高电阻测量的正确度？实验二示波器测量技术1.实验目的：1)通过实验进一步掌握示波器的原理。

2)通过实验进一步熟练示波器的操作。

3)通过实验掌握使用示波器测量多种波形主要参数的方法。

2.实验步骤：1)自校：用示波器观测示波器自身输出的校准信号，检查示波器的工作是否正常，并记录校准信号的频率、幅度、描绘出校准信号的波形。

2)用示波器测量函数发生器输出的1K和5K的正弦波，描绘出波形并标明横轴和纵轴的单位。

3)用示波器测量函数发生器输出频率为5K方波的幅度及周期，描绘出图形，并标明脉冲的宽度。

4)用示波器测量函数发生器输出频率为2K三角波的波形，描绘出所观察到的波形，并标明频率、幅度、上升及下降时间。

5)用示波器同时观测函数发生器输出的两个信号波形，验证示波器的双踪功能。

6)应用“断续”和“交替”两种方式观测正弦波，以了解双踪示波器两种不同的时间分割方式。

7)用示波器观测李沙育图形。

注意：在示波器上观察到的波形，应根据在荧光屏上的显示的实际情况描绘。

如下图所示：3.思考题：1)示波器的面板上有哪些旋钮？各控制电路的哪一部分？试说明之。

2)“电子测量”第543页，3-2练习题？3)试说明在双踪显示时，工作在“交替”方式和“断续”方式时的工作原理。