1.测量的定义、目的
定义:测量是通过实验的手段获得被测对象量值的一个操作过程。 目的:得到被测对象的量值
按测量结果的精度要求或按取的测量结果的方法、条件或按测量状态,将测量分为以下几类。 1.工程测量与精密测量(实验测量)2.直接测量和间接测量3.等精度测量与不等精度测量 等精度(三相同)4.静态测量与动态测量
测量方法:1偏差测量方法 工程测量中应用,精度较低。2、零位测量方法 补偿式测量法或平衡式测量,精度高。3、微差测量方法 测量精度高,响应快等优点。
2,通过一定的测试或控制手段,获取某些被测对象的重要信息的完整系统称为测试系统。 1、系统测试系统的组成及基本要求 组成:传感级:直接感受被测量,并将其转换成与被测量有一定函数关系的另一种物理量,以便处理或传输。基本元件是传感器。中间级:响应速度快将接收到的传感级信号进行变换、放大或转换成后续要求的统一信号。终端级:显示或控制中间信号。 测试系统的基本要求
1)精度高:传感器能准确地反映被测对象的状态与参数。测控电路具有以下性能:
A 低噪声与高抗干扰能力B 低漂移,高稳定性C 线性度与保真度D 有合适的输入域输出阻抗2)响应速度快 测试技术已经成为测试技术发展的主流
3)转换灵活4)信号的选择性和运算处理能力强5)可靠性与性能价格比 3,测量误差的定义及表示方法
定义:测量结果与其真值的差异。定性概念,定量表示Δx – 测量误差 x – 测量结果x0 – 真值
测量误差的来源:)1原理误差:测量原理和方法本身存在缺陷和偏差(2) 装置误差:测量仪器、设备、装置导致的测量误差(3) 环境误差:测量环境、条件引起的测量误差 (4) 人员误差:读数误差、违规操作、
测量误差的性质与分类:(1) 随机误差 原因:装置误差、环境误差、使用误差 处理:统计分析、计算处理→ 减小
(2) 系统误差特点:在多次重复等精度测量下,误差不变或误差的方向不变 性质:有规律,可再现,可以预测
原因:原理误差、方法误差、环境误差、使用误差 处理:理论分析、实验验证→ 修正
(3) 粗大误差 性质:偶然出现,误差很大,异常数据,与有用数据混在一起 原因:装置误差、使用误差 处理:判断、剔除
电阻应变测量原理及方法:
电阻应变测量(电测法)是实验应力分析中使用最广泛和适应性最强的方法之一。该方法是利用电阻应变计(简称应变片或电阻片)作为敏感元件,用应变仪作为测量仪器,通过测量可以得出受力构件上的应力、应变的一种实验方法。
电测法的三个主要功能模块:传感器:把结构的应变信号变为电信号 测量系统:测量电信号 指示器:显示测量结果
? 电测法的特点: 1. 测量精度高。 2. 测量范围广。
3. 应变片尺寸小,重量轻,粘贴方便,对试件的工作状态和应力分布影响很小。 4. 频率响应快,机械滞后小。利用该方法不仅可测构件在静载作用下的应变,而且可
以测动载下和冲击载荷下的应变。
5. 可在恶劣的环境下测量。如在高温、低温、深水结构、强磁场及核辐射等条件下测
量。
6. 可对运动状态下的结构实测。如可对高速旋转的飞轮和轴、行驶中的汽车、拖拉机
等进行实测。
7. 自动化程度高,可实现遥控测量。 4光测力学研究对象
1、光测力学是应用光学的基本原理与方法,结合力学的理论,通过数学工具的推演,以实验为手段去研究结构物的位移、应变和应力等力学量的学科,它是实验力学学科的一个子学科。
2、光测力学的特点
1)以光学条纹图像显示出所研究的结构物内的力学量的大小和分布规律。 2)它是一种全场测量方法。
3)非接触式的测量。通过照相、摄像等方式获得信息资料的,不需要在结构上直接安装传感器或其它测试装置。
4)光学测试方法对环境有比较苛刻的要求。如在暗室中拍照,要求隔震,要求恒温等。这在很大程度上限制了此方法在工程上的应用。 光测力学的基本思路:
1.建立待测力学量与光学量的定量关系。 2.设计光学量的测试光路。
3.完成与力学量分布或力学量变化有关的光学量测试。
4.处理采集到的光学数据,再根据步骤1得到的定量关系反推出预求的力学量分布。 7光波:
光的波动理论:认为光的能量是以波动形式传递的,光波被看成是一种电磁波。光波以电、磁场交替变化在空间传播。电场波与电磁波都是横波,它们同时发生,在互相垂直的平面内同步振动,以一定的速度V,沿电场矢量E和磁场矢量H所构成的平面法线方向传播。在讨论光波时只需考虑电矢量(光矢量)。
光的粒子理论:认为光的能量是以粒子流(量子或光量子)的形式传播的。
波长:在波动中,对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离,叫做波的波长。 波源质点振动的周期(或频率)也就是波传播的周期(频率)。
波速的含义和物体运动速度的含义是相同的。波速描述的是振动在介质中传播的快慢程度。 v=λ/T
8,双折射:一束自然光穿过各向异性的晶体(如方解石晶体)时分成两束偏振光的现象称为双折射现象。双折射现象不仅产生在某些各向异性的晶体中,而且也产生在其它种的光学各向异性的介质中。 双折射的特点:
1. 出射的两束光都是平面偏振光,遵循折射定律的一束光为寻常光或o光,不遵循折
射定律的一束光为非常光或e光
2. o光的传播速度在各个方向上都相同,e光的传播速度则随传播方向的变化而变化 3. 两束光的光矢量振动方向垂直
4. 两束光通过晶体时速度各不相同,若o光比e光快,则此类晶体为正晶体,反之为
负晶体
5. 晶体都存在着一个特殊的方向,当光沿该特殊方向传播时,不发生双折射,该方向
称为晶体的光轴,只有一个光轴的晶体称为单晶体,有两个光轴的晶体称为双晶体
光弹性效应就是非晶体材料在机械力作用下产生的双折射现象。
一、实验目的
论分析的结果、工程设计的结果、产品制造的结果的正确性、有效性、可靠性等,都要通过实验来检验和验证。根据不同的实验目的实验的可分为三类:验证性实验、探索性实验和校正检定性实验。
二、实验设计应该遵循的原则 1.实验手段的可行性
实验通常需要相应的实验手段,包括实验仪器、实验对象、实验人员或技术设备、实验经费、实验周期等。只能在实验允许的范围内进行实验。 2.实验技术的先进性
实验技术先进与否,将直接影响实验结果。因此在设计实验方案时,在保证实验结果完全可靠,且实验条件允许的情况下,应选择先进的实验技术。 3.实验的规范性
为了实验结果的可比性,有关部门制定了一系列相关的实验规范,有国际标准、国际标准或企业标准等。 4.实验的经济性
不同的实验方案,经济性差别很大。根据实验目的和要求,确定复合实验目标的最经济方案,通常为最优方案。 5.以理论分析为指导
实验方案的技术路线和实施细则,必须以理论分析为指导。 实验报告是实验结束后要进行及时撰写的报告。
实验报告的内容:1.实验名称2.实验地点、实验时间、实验人员、必要时记录实验条件 3.实验目的4.实验原理(常规标准实验可以省略)5.实验设备(名称、编号等重要信息) 6.试样编号7.实验方法8.实验数据9.实验分析依据、数据整理与数据变换、误差分析 10.实验结论
电桥法(惠斯通电桥),可将微小的电阻相对变化转化为电压信号,并放大到几千倍。 根据供电电源的不同,电桥又可分为直流电桥和交流电桥两种。 根据电桥的读数方法不同,又分为平衡电桥和不平衡电桥。
应变片的温度误差主要来自两方面,一是环境温度变化时,使应变片的阻值改变,二是由于热胀冷缩且试件与应变片的膨胀系数不同,从而使应变片被迫跟随试件发生相同的变化,产生一虚假应变。
粘贴在被测部位上的是一种特殊应变片,当温度变化时,产生的附加应变为零或相互抵消,这种应变片称为温度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法称为应变片自补偿法。