1) 工作原理
金属应变片的电阻R为 Rl/A
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
dR d l ldA ld
A A2 A
代入 Rl/A
dRRdl lRdAARd
有
dRdldAd
R l A
金属丝： Ar2
dRdl2drd Rl r
金属丝体积不变：
drdl
r
l
有： dR2 d
R
金属丝应变片：
测试技术基础
目录
• 主要介绍工业中常见物理量(振动、噪声、压力、 应变、温度等）的传感器测量原理、测试系统原理
。 和基本信号分析方法
测 试 技 术 基 本 概 念
测 试 系 统 基 础
传 感 器 技 术 基 础
数 据 采 集 分 析 仪
数 字 信 号 处 理 基 础
常 见 的 信 号 分 析 方 法
2. 使用应变测试系统测试等 强度梁应变值。
电涡流位移传感器
原理:涡流效应
产品：
电涡流转速传感器
磁电式速度传感器
1.变换原理: 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感
应电动势的一种转换器。
感应线圈的感应电动势e为 eWddt
磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有 关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。
• 在一定的应力范围（弹性形变）内， 材料的应力与应变量成正比，它们的 比例常数称为弹性模量或弹性系数 。
• 胡克定律（弹性定律）
传感器基础—被测物理量
• 振动位移：就是质量块运动 的总的距离，也就是说当质 量块振动时，位移就是质量 块上、下运动有多远。
• 位移的单位可以用µm 表示。 • 进一步可以从振动位移的时
光电转速传感器
光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光 能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一 些物质的光电效应。
内光电效应
半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其 导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻 率发生变化的现象,称为内光电效应 。
传感器指标与选用原则
7 现场安装
在一些特殊场合，传感器的安装收到限 制，必须考虑实际情况选择合适的安装 方式。
数据采集分析仪
• 熟悉动态信号的基本概念 • 了解数据采集分析仪构成 • 了解各部分作用 • 熟悉仪器的技术指标
测试信号数字化处理的基本步骤
对象
物理信号
传 感 器
电信号
信 号 调 理
电信号
A/D 转换
数字信号
• 发电型传感器，如压电传感器、磁电式传感器由 于其原理是自发电型传感器，因此不需要外供电， 传感器输出经过放大器后直接输入采集系统；
• 非自发电型传感器，例如：应变计、电阻或电容 式传感器，以及各种桥式传感器、电涡流传感器、 ICP加速度传感器等，这种传感器在接入采集系统 之前需要采集系统的信号适调器提供电源（电压或 电流）。
4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。
5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织。
7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。
3) 应变片测量电路
R1
R2
E
V
R4 R3
V R2R4R1R3 E (R1R4)(R2R3)
4 稳定性
稳定性是表示传感器经过长期 使用以后，其输出特性不发生变化 的性能。影响传感器稳定性的因素 是时间与环境。
5 精确度
传感器的精确度是表示传感器 的输出与被测量的对应程度。
6 测量方式
传感器工作方式，也是选择传感器时应考 虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破 坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。
测试系统是执行测试任务的传感器、仪器 和设备的总称。
简单测试系统(光电池)
V
复杂测试系统(轴承缺陷检测)
加速度计 带通滤波器 包络检波器
测试系统分类
• 静态测试系统
• 顾名思义，被测物理量在测试过程中，量值基本不发生变化，在任 何时候采集一组数据得到的数值都是相同的。例如1节电池的电压 为1.5V，在测试过程中始终是1.5V.
混滤波器+A/D采样+DSP处理器+计算机 DH5907A 桥梁模态测试系 统。 • 在线监测系统：传感器+信号适调器+电压放大器+抗混滤波器+A/D 采样+DSP处理器+工控机+服务器。DH5971 DH5926
传感器与测试系统之间的连接方式
• 不同类型的传感器与数据采集器之间的连接 方式不同：
• 灵敏度过高引起的干扰问题； • 量程范围。、 • 交叉灵敏度问题。
2 响应特性
传感器的响应特性是指在所测频率范围 内，保持不失真的测量条件。
实际上传感器的响应总不可避免地有一 定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。
3 线性范围
任何传感器都有一定线性工作范围。在 线性范围内输出与输入成比例关系，线性范 围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传 感器工作在线性区域内，是保证测量精度的 基本条件。
离散值，使之成为采样信号x(nTs)的过程．
量化――把采样信号经过舍入变为只有有限个有 效数字的数，这一过程称为量化．
编码――将经过量化的值变为二进制数字的过程。
6.3 采样定理
采样是将采样脉冲序列p(t)与信号x(t)相 乘，取离散点x(nt)的值的过程。
• 手持式仪器：还有一些系统将信号适调器+电压放大器++抗混滤波 器+A/D采样+DSP处理器+数据通讯+计算显示+应用分析软件集中在 一个系统中，无需外接计算机。
• 如手持式仪器DH5901\DH5903\DH5904\DH5925等； • 集成度更高的动态测试系统：传感器+信号适调器+电压放大器+抗
传感器技术基础
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成 另一种信息的装置。
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信 号转换成电信号的装置。
传感器技术
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是 感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对 敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪 器接入。
显
计
示
算
机
数采仪器组成
• 静态测试仪组成：信号调理器+电压放大器+低通滤波 器+A/D采样+数据通讯+计算机（采样控制软件）
• 动态测试分析仪组成：信号调理器+电压放大器+抗混 滤波器+A/D采样+ +DSP处理器+数据通讯+计算机（采 样控制+信号分析软件）
DH动态信号测试分析系统
• 便携式动态信号分析仪：将信号适调器+电压放大器++抗混滤波器 +A/D采样+DSP处理器集中在一个采集系统中，外接计算机进行数 据存储、处理和显示。例如DH5920等便携式动态信号分析仪；
对金属材料，导电率不变：
dR(12)
R
应变计
金属应变计
电阻应变片的选择、粘贴技术
1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。
2.用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值 相差不得大于0.5欧姆.
3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。
d V
传感器技术---传感器种类
d V
• 自发电型:直接由被测对象输入能量使其工作.磁电 速度传感器、压电加速度计、热电偶温度计.
• 非自发电型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.桥式传感器等
传感器技术—传感器分类
• 传感器根据被测物量的不同分为：温度传感器、压力传感器、 力传感器、应变计、振动传感器（位移传感器、速度传感器、 加速度传感器）、转速传感器以及噪声传感器等；
B•S•cos ddt(B,Rm,)
磁电式速度传感器
线速度型
• DH610传感器
角速度型
测速电机
磁电速度传感器应用
• 桥梁等大型结构的动特 性测试，模态试验； • 旋转机械低转速设备的 振动测试。
压
力传感器
电
式
传
感
器
加速度计
加速度传感器安装方式
压电式传感器 应用
模态试验
旋转机械故障诊断 DH186 DH187等
• 如DH3818 DH3815N 桥梁荷载试验
• 动态测试系统
• 当被测物理量的幅值变化很大，很快时，必须采用与之相对应的动 态测试系统，方能得到真实有效的信号。
测试系统组成
• 一般说来，测试系 •传感器（耳朵、眼睛、皮肤等）将被 统由传感器、中间 测物理量(如噪声,温度、振动等) 检出并 变换装置和显示记 转换为电量，中间变换装置对接收到的
电信号用硬件电路进行分析处理或经
录装置三部分组成。
A/D变换后用软件进行信号分析，显示 记录装置则测量结果分析处理后显示出
来，提供给观察者去做判断分析。
传感器基础---被测物理量
• 应力应变：
• 材料或构件在单位截面上所承受的垂 直作用力称为应力。
• 在外力作用下，单位长度材料的伸长 量或缩短量，称为应变量。
• 神州飞船
航天
• 飞机整机强度试验、模态
试验
• 飞机发动机试验、整机测 试、动部件测试等
• 火箭发动机点火试验