实验四 拉压力传感器设计与制作.docx

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1、实验四拉压力传感器设计与制作实验四拉压力传感器设计与制作一、实验目的：1、了解应变式空心圆筒测力仪的测力原理及制作方法。2、制作拉压力传感器并给出标定曲线、标定值。3、利用逐级增加或减少荷载，绘制应变片的机械滞后曲线。二、实验仪器及装置：1、静态应变测量处理仪1台、2、圆筒一个、砝码若干，90电阻应变花2个，万用表及电烙铁、焊锡、游标卡尺等。三、实验原理：总结传感器的力学实物模型、工作原理，撰写实验步骤。传感器的力学实物模型如图1：图1传感器的力学实物模型小组设计的贴片方案如图2：在圆筒外外表一端的中间处粘贴二轴90度应变花R1、R2，在对称另一端也粘贴二轴90当前位置：文档视界实验四拉压力传

2、感器设计与制作实验四拉压力传感器设计与制作图3接线图这时应变1、3除了有荷载F引起的压缩应变F外，还有温度变化引起的应变t和由于偏心压缩弯矩产生的应变M，由于应变1、3分别在一端，因而所受的应变M符号相反。而应变2、4则有载荷F引起的横向应变F-为圆筒材料泊松比和温度变化引起的应变t。详细如下式：1FMt=+3FMt=-+2Ft=-+4Ft=-+由于1243d=-+此方案由接桥可知应变仪的读数为：()21dF=+四、实验内容和实验步骤：实验内容：选择电桥方案，在传感器两端施加载荷，测量应变输出，给出标定曲线，并求出标定值。实验步骤：1、用游标卡尺和铅笔在圆筒上标出对称的两点和测量其内外径D和d

3、，根据图2的贴片的方法，贴上两片90应变花，焊上电线并做保护，检测应变片的电阻值，确保不短路或电线碰到元件，制作完一个压力传感器。2、打开静态应变仪预热，根据图所示，接全桥电路。3、将圆筒上下各放一个垫铁，检测电路无误，并将测量电路平衡清零。4、用砝码逐级加载，每次加100N，等待读数稳定后记录应变仪读数和标准砝码值，等加载到400N时，逐级卸载，每次减100N，等读数稳定后记录。5、重复实验三次，整理好数据和实验仪器，结束实验。五、数据记录：表2逐级减少荷载的数据记录注：以上数据的单位均为由以上数据能够得到自制压力传感器的标定曲线和应变花的滞后曲线如图4图4标定曲线和滞后曲线图由标定曲线得传

4、感器的标定值(及标定曲线的斜率)为：0.4437/KN=-六、讨论和报告要求：1.设圆筒的许用应力为230Mpa,则该圆筒的额定载荷为多少？答：D=47.16mm，d=46.18mm由=F4(D2?d2)得：F=4(D2?d2)?其中=230Mpa，得额定荷载为：F=16523.9N2.传感器的标定值为多少(/kg)答：0.4437/KN=-3.传感器材料的弹性模量为200Gpa,泊松比0.25，分析测量值与理论值的误差大小及其产生原因.答：其误差可能来自于对圆筒内外径的测量误差，贴片的不牢固，焊接电线不良或者导线粘贴在一起使得应变变正数，加载的不均匀，应变片的机械滞后效应由图5的滞后曲线能够

5、看出，滞后效应的影响还是很明显的和仪器的读数误差。4.怎样对传感器进行优化？根据力学知识，本人设计1-2种拉压力传感器。答：本人设计的贴片方案和接桥方法：横截面图沿圆筒母线剪开摊成外表图图5个人设计采用全桥接线法对臂测量，电桥相对两臂接工作应变计，另相对两臂接温度补偿片。这时应变1、3除了有荷载F引起的压缩应变F外，还有温度变化引起的应变t和由于偏心压缩弯矩产生的应变M，由于应变1、3分别在一端，因而所受的应变M符号相反。而2、4只要温度变化引起的应变t。详细如下式：1FMt=+3FMt=-+24t=由于1243d=-+此方案由接桥可知应变仪的读数为：2dF=5.针对实验操作经过碰到的问题和解决方法，谈谈实验体会答：在本次实验中我们组碰到了下面问题：1)实验前焊接线路不成功，屡屡断线；2)本次实验为压缩实验，理论应变理应为负值，而我们的静态应变测量处理仪却屡屡显示正值；3)实验前面几组记录的应变数据未记录在本次实验报告里离线性变化相差甚远；根据本次实验的解决方法，我有了非常深入的体会：1)焊接线路时必须先把导线粘紧后在焊接，这样能有效防止线路断掉的悲剧发生；2)粘贴应变的工作必须细心认真，假设贴片不够紧，当受力物件已发生形变而应变片却来不及应变，这对数据影响非常大，得不到想要的结果；3)成功的实验需要团队合作与配合，个人的耐心与细心。