机械工程测试技术基础
实验指导书
戴 新 编
广 州 大 学
2017.4
前 言
顾名思义，测试技术是一种测量和测试技术。测试技术学习的最终目的是解决实际问题，因此测试技术的实践环节比理论课程更为关键。《机械工程测试技术实验》旨在提高学生对测试系统工程实际情感认识的综合应用，独立构建和调试测试系统的能力。它综合体现了测试工程实践中各单元技术的应用，是测试专业学生接触工程实践的开始。
测试技术涵盖了许多知识领域，从测试信号的基本概念到现代测试信号分析方法，从传感器的基本原理到技术涵盖了许多知识领域，但在实践中，这些知识和经验不能包含在一门课程中。根据实验室现有的实验条件和教学计划中的学时，选择了一些重要的基本内容。实验主要是验证实验，采用传统的实验模式，由实验教师指导学生完成实验。
通过实验，希望让学生牢固熟练地掌握各种测试仪器的使用，学习调试测试系统的基本方法，包括传感器、信号调节电路、数字电路和显示单元的调试，在此基础上初步学习建立自己的测试系统，并可以独立调试。
具体内容应包括：a.常用测试仪器的使用:掌握示波器、数字万用表、信号发生器、稳压电源等的使用。用于传感器和系统的建立和调试。b.传感器的使用：熟悉热电偶传感器、加速度传感器、液位传感器、转速传感器等原理及使用。c.常见的物理量试验：温度试验、速度试验、液位试验、振动试验。由于条件有限，上述实验内容只能部分涉及。
实验报告应按要求提交。实验报告是工程技术文件，是实验研究的产物。完成教学实验的报告将为今后的工程实验和科学研究奠定基础，甚至养成习惯。因此，学生应根据工程实际要求：内容真实，数据可靠；语言清晰简洁；写作整洁规范。实验报告的基本内容应包括实验主题、实验目的、实验仪器设备（必要时绘制连接图）、实验方法、实验结果（包括图表、数字、文本、表达式等）、讨论、结论、参考资料、附录（实验图表等）。
目 录
实验一 传感器静态、动态性能标定1
实验二 用李萨如图形法测量简谐振动频率8
实验三 用富利叶频谱法测量简谐振动频率12
实验四 简谐振幅值测量15
实验五 机械振动系统固有频率测量18
实验六 光纤传感器位移特性实验23
实验七 压阻压力传感器特性试验25
实验八 超声波传感器位移特性实验27
实验九 电阻应变片测量梁应力29
附录一 BZ33
附录二 ZK38虚拟测试振动和控制实验装置的组成和使用方法
附录三 BZ2205C48使用静态电阻应变器说明书
实验一 传感器静态、动态性能校准
一、实验目的
了解电涡流位移传感器和压电加速度传感器的结构、工作原理及其应用。
熟悉用于校准电涡流位移传感器和压电加速度传感器灵敏度的仪器。
掌握电涡流位移传感器和压电加速度传感器灵敏度校准台法，了解其他校准方法。
二、实验原理
压电加速度传感器灵敏度校准
灵敏度
压电加速度传感器的灵敏度有两种表达方式：当与电荷放大器配合使用时，使用电荷灵敏度Sq表示。即：
电压灵敏度与电压放大器配合使用Sv表示。即：
式中 Q ——压电传感器输出电荷(PC)；
Ua——压电传感器的开路电压(mV)；
a ——被测加速度(ms-2)。
压电加速度传感器灵敏度的校准方法
实验室常用的标定方法一般有校准台法、比较法和互易法三种。
(1)校准台法 加速度传感器校准台是一个振动台，可以产生一定的频率，一定的加速度峰值。例如，本实验中使用的JB-3B型振动传感器校准台内部可产生10个频率Hz~1280 Hz、加速度峰值为2.5m/s2~100 m/s2标准正弦加速信号。将校准的加速度传感器直接安装在振动系统器，使其承受10个峰值 m/s加速度传感器的灵敏度值可根据前置放大器的输出电压值确定。该校准方法的精度为62%。请注意，电荷放大器首先将加速度传感器输出的电荷转化为电压，然后通过放大输出。确定传感器的电荷灵敏度时，要考虑放大器的增益。
(2)比较法 该方法是以测量部门校准的加速度传感器和前放大器为基准，与需要校准的加速度传感器进行比较试验，以确定校准传感器的灵敏度。校准时，将校准传感器和基准传感器安装在同一轴上，以承受相同的振动。分别测量标定传感器和基准传感器的输出振动，然后转换标定传感器的灵敏度。
(3)互易法 灵敏度不是通过直接测量振动量来确定的，