應(yīng)變傳感器原理測(cè)量實(shí)驗(yàn)

1、應(yīng)變傳感器測(cè)量原理實(shí)驗(yàn)車浩斌14151180一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠綉?yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式掌握使用電橋電路對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行信號(hào)調(diào)理的原理和方法掌握使用應(yīng)變片設(shè)計(jì)電子秤的原理4.掌握應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償?shù)脑砗头椒ǘ?、?shí)驗(yàn)原理（自己的語言）應(yīng)變片測(cè)量原理應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，隨著應(yīng)變片發(fā)生變形，應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化，通過測(cè)量電路，即可將這種電阻變化所測(cè)試出來從而轉(zhuǎn)化對(duì)變形的測(cè)試。應(yīng)變電橋原理當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路対臂電阻乘積相等，電橋輸出為0，當(dāng)其中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變因發(fā)生變形而導(dǎo)致阻值變化時(shí)，從而導(dǎo)致電橋的輸出發(fā)生變化。對(duì)電橋的輸出的進(jìn)行測(cè)量從而測(cè)試出應(yīng)變的變化情況。稱重原理將四個(gè)應(yīng)變片貼在懸臂梁上（上下各兩個(gè)，對(duì)稱

2、分布），在懸臂梁的自由端通過加所測(cè)砝碼來施加向下的外力，造成梁受彎，產(chǎn)生彎曲應(yīng)變，上測(cè)應(yīng)變片電阻值增加，下測(cè)應(yīng)變片電阻值減小，將四個(gè)應(yīng)變片接為全橋電路，因此可以通過輸出電壓的變化量來求出應(yīng)變值，再由施加外力與應(yīng)變的關(guān)系式可以求得外力，進(jìn)而求得所測(cè)砝碼的重量。溫補(bǔ)原理當(dāng)應(yīng)變片所處環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，其阻值也會(huì)相應(yīng)的改變。若原測(cè)量電橋?yàn)?/4橋，則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，此時(shí)在其相鄰橋臂再加一個(gè)相同的應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片。本實(shí)驗(yàn)采用電橋補(bǔ)償法。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)試應(yīng)變稱重電路的靜態(tài)指標(biāo)。2了解溫度變化對(duì)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的影響，學(xué)習(xí)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。?shí)驗(yàn)問題思考：（1）實(shí)驗(yàn)中溫度補(bǔ)償?shù)脑怼＃?）通過實(shí)驗(yàn)思考影響應(yīng)

3、變片測(cè)量精度的因素。四實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源（4V、12V），應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，雙孔懸臂梁稱重傳感器，稱重砝碼（20克/個(gè)），數(shù)字萬用表（可測(cè)溫）。五實(shí)驗(yàn)步驟（1）觀察稱重傳感器彈性體結(jié)構(gòu)及傳感器粘貼位置，將三芯電纜供電線一端與應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K相連，另一端與主機(jī)實(shí)驗(yàn)電源相連（2）將差動(dòng)放大器增益置于最大位置（順時(shí)針方向旋到底），差動(dòng)放大器的“+”“-”輸入端接地。輸出端接電壓表200mV檔。開啟主機(jī)電源，用調(diào)零電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線，調(diào)零后模塊上的“增益、調(diào)零”電位器均不應(yīng)再變動(dòng)。（3）按圖2.12將所需實(shí)驗(yàn)部件連接成測(cè)試橋路（全橋接法），圖中Rl、R2、只3和

4、只均為應(yīng)變計(jì)（可任選雙孔懸臂梁上的一個(gè)應(yīng)變片），圖中每?jī)蓚€(gè)節(jié)之間可理解為一根實(shí)驗(yàn)連接線，注意連接方式，勿使直流激勵(lì)電源短路。（4V采用主機(jī)電源上的+V0和-V0）。圖2.12測(cè)試電橋連接電路（4）開啟微機(jī)電源，調(diào)節(jié)電橋WD調(diào)零電位器使無負(fù)載時(shí)的稱重傳感器輸出為零。（5）逐一將砝碼放上傳感器稱重平臺(tái)（共9個(gè)砝碼），調(diào)節(jié)增益電位器，使VOUT端輸出電壓與所稱重量成一比例關(guān)系，記錄W（克）與V（mV）的對(duì)應(yīng)值，并將記錄數(shù)據(jù)（按靜態(tài)標(biāo)定步驟進(jìn)行正反三次循環(huán)）。（6）做出V-W曲線。（7）用可測(cè)溫度的萬用表測(cè)出環(huán)境溫度大小，并記錄。（8）開啟“應(yīng)變加熱”電源，觀察電橋輸出電壓隨溫度升高而發(fā)生的變化，待加

5、熱溫度達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值后（加熱器加熱溫度約高于環(huán)境溫度30C），記錄VOUT端輸出電壓值，用可測(cè)溫度的萬用表測(cè)出孔懸臂梁上的溫度，并求出大致的溫飄V/T，然后關(guān)閉加熱電源，待其冷卻。記錄數(shù)據(jù)。（9）將圖2.12中電阻R2換成一片與應(yīng)變片在同一應(yīng)變梁上的補(bǔ)償應(yīng)變片，重新調(diào)整系統(tǒng)輸出為零。（10）開啟“應(yīng)變加熱”電源，觀察經(jīng)過補(bǔ)償?shù)碾姌蜉敵鲭妷旱淖兓闆r，按照表2的形式記錄數(shù)據(jù)，并求出溫漂，然后與未進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的電路進(jìn)行比較，用文字說明比較的結(jié)果。六數(shù)據(jù)處理1.稱重實(shí)驗(yàn)記錄表增加砝碼過程W/克020406080100120140160180V1/mV-0.646.496.2145.1195.024

6、6295347397448減少砝碼過程W/克180160140120100806040200V1/mV44840035030125120114581.543.23.0增加砝碼過程W/克020406080100120140160180V1/mV3.452.1101.6152.7201251300349399449減少砝碼過程W/克180160140120100806040200V1/mV449402354305255205156.2106.157.27.1增加砝碼過程W/克020406080100120140160180Vl/mV7.256.3106.4156.52082583083584094

7、59減少砝碼過程W/克180160140120100806040200V1/mV460413364315265215159105.160.016.02.應(yīng)變片溫度效應(yīng)數(shù)據(jù)記錄表加熱前溫度穩(wěn)定后溫度/C2552電壓/mV21.785.0AV/AT=0234mv/(SC3.加溫度補(bǔ)償片后輸出電壓隨溫度變化記錄表加熱前溫度穩(wěn)定后溫度/C2555電壓/mV0-4.9AV/AT=0.05mv/C0.16mv/C4.實(shí)驗(yàn)滯回曲線正向W/克020406080100120140160180V1/mV-0.646.496.2145.1195246295347397448V1/mV3.452.1101.6152.

8、7201251300349399449V1/mV7.256.3106.4156.5208258308358409459平均V1/mV3.33333333351.686.05151.4333333201.3333333251.6666667301351.3333333401.6666667452反向W/克180160140120100806040200V1/mV44840035030125120114581.543.23V1/mV449402354305255205156.2106.157.27.1V1/mV460413364315265215159105.16016平均V1/mV452.333

9、3333405356307257207153.497.5666666753.466666678.7計(jì)算靜態(tài)特性指標(biāo)（各指標(biāo)單位均為mv）靜態(tài)靈敏度S二dy/dx二1.5162mgvmgyFS二B(xxi)二124786X1i8046?l48r272-916mvFSmaxmin遲滯誤差g二(Ay)/(2y)x100%二13.3.31/(2246946)=00%2.44%HHmaxFS非線性遲滯誤差g=(Ay)/yx100%二1318：5i/272.916x100%二5.088%LHLHmaxFS標(biāo)準(zhǔn)偏差s=max(s,s)=124048zuidi重復(fù)性指標(biāo)g二3s/yx100%二3x12l04J8/246L986：X.600%二13.23%RFS計(jì)算使用了matlab進(jìn)行輔助計(jì)算，matlab實(shí)驗(yàn)代碼見附錄七實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析總結(jié)本實(shí)驗(yàn)選用的是標(biāo)準(zhǔn)商用雙孔懸臂梁式稱重傳感器，靈敏度高，性能穩(wěn)定。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，線性結(jié)果比較明顯，