压电式传感器测振动实验报告.doc

实验一 （1）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，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UO14/εEK =。

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

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块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。

关闭主控箱电源。

图1-1 应变式传感器安装示意图3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，接上桥路电源±4V （从主控箱引入）如图1-2所示。

检查接线无误后，合上主控箱电源开关。

调节Rw 1，使数显表显示为零。

一、实验目的1. 了解传感器的基本原理和检测方法。

2. 掌握不同类型传感器的应用和特性。

3. 通过实验，验证传感器检测的准确性和可靠性。

4. 培养动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理传感器是将物理量、化学量、生物量等非电学量转换为电学量的装置。

本实验主要涉及以下几种传感器：1. 电阻应变式传感器：利用应变片将应变转换为电阻变化，从而测量应变。

2. 电感式传感器：利用线圈的自感或互感变化，将物理量转换为电感变化，从而测量物理量。

3. 电容传感器：利用电容的变化，将物理量转换为电容变化，从而测量物理量。

4. 压电式传感器：利用压电效应，将物理量转换为电荷变化，从而测量物理量。

三、实验仪器与设备1. 电阻应变式传感器实验装置2. 电感式传感器实验装置3. 电容传感器实验装置4. 压电式传感器实验装置5. 数字万用表6. 示波器7. 信号发生器8. 振动台四、实验步骤1. 电阻应变式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的应变值和电压值。

（4）分析应变值和电压值之间的关系，验证电阻应变式传感器的检测原理。

2. 电感式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电感值和电压值。

（4）分析电感值和电压值之间的关系，验证电感式传感器的检测原理。

3. 电容传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

（3）观察数字万用表和示波器显示的电容值和电压值。

（4）分析电容值和电压值之间的关系，验证电容传感器检测原理。

4. 压电式传感器实验（1）连接实验装置，确保电路连接正确。

（2）调整信号发生器输出频率和幅度，使振动台产生一定频率和幅度的振动。

一、实训目的通过本次实训，了解振动传感器的原理、结构、工作原理和性能特点，掌握振动传感器的安装、调试和维修方法，提高对振动传感器在实际工程中的应用能力。

二、实训内容1. 振动传感器原理与结构（1）振动传感器原理：振动传感器是一种将振动信号转换为电信号的装置，主要利用压电效应、电磁感应等原理实现。

压电式振动传感器通过振动引起压电元件产生电荷，从而实现振动信号的转换。

（2）振动传感器结构：振动传感器主要由敏感元件、放大电路、信号处理电路、输出电路等组成。

2. 振动传感器性能特点（1）频率响应范围宽：振动传感器能够检测从低频到高频的振动信号。

（2）灵敏度较高：振动传感器对微小振动信号的检测能力强。

（3）抗干扰性能好：振动传感器具有良好的抗电磁干扰、抗温度漂移等性能。

3. 振动传感器安装与调试（1）安装：振动传感器安装位置应根据检测对象和检测要求确定。

通常，振动传感器应安装在设备轴承、振动源或振动敏感部位。

（2）调试：振动传感器安装后，需要进行调试，包括校准、滤波、放大等。

4. 振动传感器维修（1）检查：定期检查振动传感器的性能，如灵敏度、频率响应等。

（2）清洗：清洁振动传感器，去除灰尘、油污等。

（3）更换：更换损坏的部件，如压电元件、电缆等。

三、实训过程1. 实验准备（1）实验器材：振动传感器、信号发生器、示波器、数据采集卡等。

（2）实验环境：实验室、振动台等。

2. 实验步骤（1）安装振动传感器：将振动传感器安装在振动台上，确保传感器安装牢固。

（2）连接信号线：将振动传感器的信号线与数据采集卡连接。

（3）设置参数：在数据采集卡上设置采样频率、滤波器参数等。

（4）进行实验：启动信号发生器，使振动台产生振动，观察示波器波形，记录数据。

（5）数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出振动传感器的性能指标。

3. 实验结果与分析（1）实验数据：通过实验，得到了振动传感器的灵敏度、频率响应等性能指标。

（2）结果分析：根据实验数据，分析了振动传感器的性能特点，如频率响应范围宽、灵敏度高等。

一、实训背景随着工业生产、交通运输、建筑等领域对振动监测需求的不断提高，振动传感器在各个行业中的应用越来越广泛。

为了提高学生对振动传感器原理及实际应用的认识，我们开展了振动传感器实训课程。

本次实训旨在使学生掌握振动传感器的原理、性能特点、应用领域以及实验操作技能。

二、实训目的1. 了解振动传感器的原理和分类；2. 掌握振动传感器的性能指标和选用方法；3. 熟悉振动传感器的实验操作技能；4. 学会振动信号的分析和处理方法；5. 培养学生的实际操作能力和创新意识。

三、实训内容1. 振动传感器原理及分类本次实训首先介绍了振动传感器的原理，包括机械振动、声学振动、电磁振动和光电振动等。

接着，详细讲解了振动传感器的分类，如压电式、磁电式、电涡流式、光纤式等。

2. 振动传感器性能指标及选用方法实训过程中，我们对振动传感器的性能指标进行了详细介绍，如灵敏度、频率响应、非线性度、稳定性等。

同时，讲解了振动传感器的选用方法，使学生能够根据实际需求选择合适的传感器。

3. 振动传感器实验操作技能在实验环节，我们重点讲解了振动传感器的安装、调试和测量方法。

通过实际操作，使学生掌握了以下技能：（1）振动传感器的安装：了解传感器安装位置、注意事项以及安装方法；（2）振动传感器的调试：掌握传感器参数的调整方法，确保传感器正常工作；（3）振动信号的测量：学会使用振动传感器测量振动信号，并记录数据；（4）振动信号的分析：运用相关软件对振动信号进行频谱分析、时域分析等。

4. 振动信号的分析和处理方法实训过程中，我们介绍了振动信号的分析和处理方法，如快速傅里叶变换（FFT）、时域分析、频域分析等。

通过这些方法，使学生能够对振动信号进行深入分析，为振动监测和故障诊断提供依据。

四、实训成果通过本次振动传感器实训，学生取得了以下成果：1. 掌握了振动传感器的原理、分类、性能指标和选用方法；2. 熟悉了振动传感器的实验操作技能，提高了实际操作能力；3. 学会了振动信号的分析和处理方法，为振动监测和故障诊断奠定了基础；4. 培养了学生的创新意识，提高了团队协作能力。

压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。

4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。

5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。

实验一 （1）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，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、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

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块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R2、R3、R 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。

关闭主控箱电源。

图1-1 应变式传感器安装示意图3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，接上桥路电源±4V （从主控箱引入）如图1-2所示。

检查接线无误后，合上主控箱电源开关。

调节Rw 1，使数显表显示为零。

压电式传感器实验报告传感器实验报告某某大学?综合性、设计性实验报告实验项目名称所属课程名称传感器工程实践实验日期班级学号姓名成绩1电气与信息工程学院实验室2345篇二：东南大学传感器实验报告传感器第一次实验试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及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形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。

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，通过它反映被测部位受力状态的变化。

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Uo1?EK?/4，其中K为应变灵敏系数，L/L为电阻丝长度相对变化。

三．实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四．实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。

2. 放大器输出调零。

3. 电桥调零。

4. 应变片单臂电桥实验。

测得数据如下：实验曲线如下所示：分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量成线性关系，由于一开始调零不好，致使曲线没有经过原点，往上偏离了一段距离。

5. 根据表中数据计算系统的灵敏度S??U/?W（?U为输出电压变化量，?W为重量变化量）和非线性误差m/yFS?100%，式中?m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程输出平均值，此处为140g。

?U=30mv，?W=140g，0 所以S?30/140.2m1v43gm=1.9768g，yFS=140g，40100% 所以??1.9768/16. 利用虚拟仪器进行测量。

1.五．思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。

答：应变片受拉，所以选（1）正应变片。

实验二金属箔片应变片——板桥性能实验一、实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点二．基本原理不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥暑促灵敏度提高，非线性得到改善。

振动测试技术实验报告2020-11-17目录实验一机械振动基本参数测量 (2)一、实验目的 (2)二、实验内容 (2)三、实验系统框图 (2)四、实验原理 (2)五、测量过程 (4)六、实验结果与分析 (4)实验二用自由衰减法测量单自由度系统固有频率和阻尼比 (6)一、实验目的 (6)二、实验系统框图 (6)三、实验原理 (6)四、实验方法 (8)实验三用共振法测简支梁的固有频率、阻尼比和振型 (10)一、实验目的 (10)二、实验系统框图 (10)三、实验原理 (10)四、仪器参数设置 (12)五、实验步骤 (13)六、实验结果与分析 (13)七、思考题 (15)实验四用正弦扫频、随机和敲击激励测简支梁的频率响应函数 (16)一、实验目的 (16)二、实验系统框图 (16)三、实验原理 (16)四、实验方法 (19)五、实验结果记录与分析 (20)六、思考题 (21)实验五用锤击法测量简支梁的模态参数 (23)一、实验目的 (23)二、实验系统框图 (23)三、实验原理 (23)四、实验步骤 (26)五、实验结果和分析 (29)实验六用不测力模态分析法测量简支梁的模态参数 (31)一、实验目的 (31)二、实验系统框图 (31)三、实验原理 (31)四、实验步骤 (32)五、实验结果和分析 (33)实验一 机械振动基本参数测量一、实验目的1、掌握位移、速度和加速度传感器工作原理及其配套仪器的使用方法。

2、掌握电动式激振器的工作原理、使用方法和特点。

3、熟悉简谐振动各基本参数的测量及其相互关系。

二、实验内容1、用位移传感器测量振动位移。

2、用压电加速度传感器测量振动加速度。

3、用电动式速度传感器测量振动速度。

三、实验系统框图实验设备及接线如图所示四、实验原理在振动测量中，振动信号的位移、速度、加速度幅值可用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来进行测量。

图1-2-1 测试系统框图动态信号采集器简支梁激振器信号发生器功率放大器电荷放大器变换器计算机速度传感器位移传感器加速度传感器设振动位移、速度、加速度分别为x 、v 、a ，其幅值分别为B 、V 、A ，当sin()x B t ωϕ=-时，有sin()2v x B t πωωϕ==-+2sin()a x B t ωωϕπ==-+式中：ω — 振动角频率, ϕ — 初相角, 则位移、速度、加速度的幅值关系为V B ω= 2A B ω=由上式可知，振动信号的位移、速度、加速度的幅值之间有确定的关系，根据这种关系，只要用位移、速度或加速度传感器测出其中一种物理量的幅值，在测出振动频率后，就可计算出其它两个物理量的幅值，或者利用测试仪或动态信号分析仪中的微分、积分功能来进行测量。

压电式传感器测量振动实验数据压电式传感器是一种常用的测量振动的传感器，其基本原理是利用压电效应将机械振动转化为电信号输出。

在实验中，通过采集压电式传感器的输出信号，可以获取到被测振动的相关参数，如振幅、频率、相位等。

本文将介绍使用压电式传感器测量振动的实验流程及注意事项。

实验仪器及材料：压电式传感器、信号放大器、数据采集卡、计算机、振动源（如振动台、振动器等）实验步骤：1.搭建实验装置：将振动源（如振动台）固定在实验台上，将压电式传感器固定在振动源上方，使其与振动方向垂直，并将信号放大器连接在传感器输出端口。

2.调整信号放大器：根据传感器的特性曲线调整信号放大器的增益和偏置，使其输出信号达到最佳的线性关系。

3.采集数据：利用数据采集卡将信号放大器的输出信号采集下来，并通过计算机进行数据处理和分析。

4.分析实验数据：根据采集到的数据，计算振动的相关参数，如振幅、频率、相位等，并进行图表展示。

实验注意事项：1.传感器的安装位置应尽量靠近振动源，以保证测量数据的准确性。

2.信号放大器的增益和偏置应根据传感器的特性曲线进行调整，避免输出信号过于弱或过于强。

3.数据采集卡的采样率应足够高，以避免数据采集不全或失真。

4.在采集数据时，应尽量减少外界干扰，如避免周围环境的振动和电磁干扰等。

5.数据分析时，应注意数据的可靠性和准确性，并进行充分的统计和分析，以便得到更加准确的结论。

总结：通过使用压电式传感器测量振动的实验，我们可以了解到传感器的基本原理和特性，并通过实验数据分析得到振动的相关参数。

在实际应用中，压电式传感器广泛应用于振动监测、结构健康检测、机械故障诊断等领域，具有重要的应用价值。