傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告-應(yīng)變片測(cè)量

1、傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)原理利用電阻式應(yīng)變片受到外力發(fā)生形變之后， 金屬絲的電阻也隨之發(fā)生變化。 通過測(cè)量應(yīng) 變片的電阻變化再反算回去應(yīng)變片所受到的應(yīng)變量。 利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化成電壓變化進(jìn) 行測(cè)量，電橋的輸出電壓經(jīng)過應(yīng)變放大儀之后輸出到采集卡， labview 采集程序通過采集卡 讀取到應(yīng)變放大儀的輸出。 1 電橋輸出電壓與導(dǎo)體的縱向應(yīng)變 之間的關(guān)系為：41v V K (1.1)4其中 K 為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)， V 為供橋電壓， v 為電橋輸出電壓。 由上式可知通過 測(cè)量電橋輸出電壓再代入電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)就可以求出導(dǎo)體的縱向應(yīng)變， 即應(yīng)變片的縱 向應(yīng)變。、實(shí)驗(yàn)儀器懸臂梁一條應(yīng)變片一片焊

2、盤兩個(gè)502 膠水一瓶電阻橋盒一個(gè)BZ2210 應(yīng)變儀一臺(tái)采集卡一個(gè)電腦一臺(tái)砝碼一盒三、實(shí)驗(yàn)步驟1、先用砂紙摩擦橋臂至光滑，再用無(wú)水乙醇擦拭橋臂；2、拿出應(yīng)變片和焊盤，將 502 膠水滴在應(yīng)變片及焊盤背面，把其貼在橋臂上，并壓緊應(yīng)變 片；13、使用電烙鐵將應(yīng)變片和焊盤焊接起來，再將焊盤跟橋盒連接起來， 這里采用的是 14橋的接法；4、將橋盒的輸出接入到應(yīng)變放大儀的通道1；5、應(yīng)變儀的輸出接到采集卡上；6、運(yùn)行 labview 的采集程序進(jìn)行測(cè)試；7、改變砝碼的重量，從采集程序記錄得出的數(shù)據(jù)。8、對(duì)所得的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1 實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)第一次第二次第三次重量（ g）電壓重量（ g

3、）電壓重量（ g）電壓02.864602.861302.8736102.8646102.8615102.8739202.8648202.8619202.8742302.8652302.8623302.8745402.8653402.8625402.8749502.8687502.8629502.8752702.8662702.8637702.8761002.86771002.8651002.87711202.86811202.86571202.87781502.86961502.86681502.8791702.87011702.88361702.87982002.87152002.88472

4、002.88072502.87342502.8862502.88282502.87312002.88422002.88082002.87111702.88261702.87931702.86981502.88161502.87871502.8691202.88041202.87741202.86791002.87991002.87651002.8672702.8787702.8756702.8658502.8777502.8747502.8634402.8771402.8744402.8627302.8767302.8734302.8624202.8765202.8733202.862102.

5、8761102.8727102.86102.875802.872302.8605五、數(shù)據(jù)分析1、線性度分析取出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 0250g 的部分做線性度分析，數(shù)據(jù)如表 2 所示。表2第一次第二次第三次重量（ g）電壓+重量（ g ）電壓+重量（ g ）電壓+02.864602.861302.8736102.8646102.8615102.8739202.8648202.8619202.8742302.8652302.8623302.8745402.8653402.8625402.8749502.8687502.8629502.8752702.8662702.8637702.8761002.8677

6、1002.8651002.87711202.86811202.86571202.87781502.86961502.86681502.8791702.87011702.88361702.87982002.87152002.88472002.88072502.87342502.8862502.8828對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，第一組跟第三組數(shù)據(jù)都是呈線性的，而第二組數(shù)據(jù)在 70g- 100g 這里卻有了 0.0013 的變化，變化較大，不符合理論值，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)排除第 二組數(shù)據(jù)，僅適用第一、第三組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)第一、第三組數(shù)據(jù)使用 MA TLAB 進(jìn) 行分析，先將兩組數(shù)據(jù)做曲線擬合，

7、得到擬合曲線之后將 x 代入擬合曲線中求出對(duì)應(yīng)的值， 再把兩組數(shù)據(jù)的端點(diǎn)取出做直線， 將兩條線相減得到最大差值， 分別求出兩組數(shù)據(jù)的最大差 值，再代入公式 L =Lmax 100% 求出每組數(shù)據(jù)的線性度。 YFS 指的是滿量程輸出， 這YFS里取重量為 250g 的數(shù)據(jù)。具體實(shí)現(xiàn)的 MATLAB 代碼：x=0 10 20 30 40 50 70 100 120 150 170 200 250;x0=0 250;y01=2.8646 2.8734;y03=2.8736 2.8828; y1=2.8646 2.8646 2.8648 2.8652 2.8653 2.8687 2.8662 2.86

8、77 2.8681 2.8696 2.8701 2.87152.8734 ;% 第一組數(shù)據(jù)y2=2.8613 2.8615 2.8619 2.8623 2.8625 2.8629 2.8637 2.865 2.8657 2.8668 2.8836 2.8847 2.886;% 第二組數(shù)據(jù)y3=2.8736 2.8739 2.8742 2.8745 2.8749 2.8752 2.876 2.8771 2.8778 2.879 2.8798 2.88072.8828 ;% 第三組數(shù)據(jù)p1=polyfit(x,y1,1);p2=polyfit(x,y2,1);p3=polyfit(x,y3,1);

9、p4=polyfit(x0,y01,1);p5=polyfit(x0,y03,1);y11=polyval（p1,x）;% 第一條擬合曲線得到的值 y22=polyval(p2,x);% 第二條擬合曲線得到的值y33=polyval(p3,x);% 第三條擬合曲線得到的值 y001=polyval(p4,x);y003=polyval(p5,x);e1=y001-y1;e3=y003-y3;e11=abs(e1);e33=abs(e3);lmax1=max(e11);% 第一組數(shù)據(jù)的非線性絕對(duì)誤差 lmax3=max(e33);subplot(1,2,1) plot(x,y1,'r+&

10、#39;,x,y3,'b*',x,y11,'r',x,y33,'b') title(' 原始曲線與擬合曲線 ');subplot(1,2,2)plot(x,y001,'r',x,y003,'b')title(' 端點(diǎn)擬合曲線 ');yfs1=2.8734;% 第一組數(shù)據(jù)的滿量程輸出yfs3=2.8828;% 第三組數(shù)據(jù)的滿量程輸出rl1=(lmax1./yfs1);rl3=(lmax3./yfs3);得到的結(jié)果如圖所示：第一組數(shù)據(jù)的線性度為 8.1437e-04；第三組數(shù)據(jù)的線性度為

11、 9.0190e-05?？傻脤?shí)驗(yàn)使用 的梁的線性度為 8.1437e-04。2、遲滯性分析先求出每組數(shù)據(jù)的正反行程的擬合曲線， 再將自變量代入擬合曲線求出曲線對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，將每組數(shù)據(jù)的正反行程的擬合曲線相減求出最大差值，再代入公式Hmax100% 求出 的值。具體實(shí)現(xiàn)的 MATLAB 代碼：x=0 10 20 30 40 50 70 100 120 150 170 200 250;y01=2.8646 2.8646 2.8648 2.8652 2.8653 2.8687 2.8662 2.8677 2.8681 2.8696 2.8701 2.87152.8734 ;% 第一組數(shù)據(jù)正行y03=

12、2.8736 2.8739 2.8742 2.8745 2.8749 2.8752 2.876 2.8771 2.8778 2.879 2.8798 2.88072.8828 ;% 第三組數(shù)據(jù)正行y11=2.8605 2.861 2.862 2.8624 2.8627 2.8634 2.8658 2.8672 2.8679 2.869 2.8698 2.8711 2.8734;% 第一組數(shù)據(jù)反向y13=2.8723 2.8727 2.8733 2.8734 2.8744 2.8747 2.8756 2.8765 2.8774 2.8787 2.8793 2.88082.8828 ;% 第三組數(shù)

13、據(jù)反向p01=polyfit(x,y01,1);% 第一組數(shù)據(jù)曲線擬合 p11=polyfit(x,y11,1);p03=polyfit(x,y03,1);% 第三組數(shù)據(jù)曲線擬合p13=polyfit(x,y13,1);y21=polyval(p01,x);% 第一組數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)值 y22=polyval(p11,x);y23=polyval(p03,x);% 第三組數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)值 y24=polyval(p13,x);e01=y21-y22;% 第一組數(shù)據(jù)正反行程差值e03=y23-y24;% 第三組數(shù)據(jù)正反行程差值e11=abs(e01);%取絕對(duì)值e33=abs(e03);hma

14、x1=max(e11);% 求最大差值hmax3=max(e33);yfs1=2.8734;% 第一組數(shù)據(jù)的滿量程輸出yfs3=2.8828;% 第三組數(shù)據(jù)的滿量程輸出rh1=hmax1./yfs1;rh3=hmax3./yfs3;subplot(1,2,1)plot(x,y01,'r',x,y11,'r',x,y21,'b',x,y22,'b')title(' 第一組數(shù)據(jù) ');subplot(1,2,2)plot(x,y03,'r',x,y13,'r',x,y23,'b&

15、#39;,x,y24,'b')title(' 第三組數(shù)據(jù) ')根據(jù) MATLAB 的計(jì)算結(jié)果，有 rh1= 0.0012,rh3= 3.5277e-04 。兩組數(shù)據(jù)的擬合曲線如圖 所示。3、重復(fù)性分析求出每組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，再代入公式(2 3)YFS100% 求出 。具體實(shí)現(xiàn)的 MATLAB 代碼：x=0 10 20 30 40 50 70 100 120 150 170 200 250;y1=2.8646 2.8646 2.8648 2.8652 2.8653 2.8687 2.8662 2.8677 2.8681 2.8696 2.8701 2.87152.

16、8734 ;y3=2.8736 2.8739 2.8742 2.8745 2.8749 2.8752 2.876 2.8771 2.8778 2.879 2.8798 2.8807 2.8828;p1=polyfit(x,y1,1);p3=polyfit(x,y3,1);y11=polyval(p1,x);y33=polyval(p3,x);sd1=std(y1);sd3=std(y3);yfs1=2.8734;% 第一組數(shù)據(jù)的滿量程輸出yfs3=2.8828;% 第三組數(shù)據(jù)的滿量程輸出rr1=(2.*sd1)./yfs1;rr3=(2.*sd3)./yfs3;subplot(1,2,1);

17、plot(x,y1,'r',x,y11,'b'); title(' 第一組數(shù)據(jù) ');subplot(1,2,2); plot(x,y3,'r',x,y33,'b'); title(' 第三組數(shù)據(jù) ');根據(jù) MATLAB 的計(jì)算結(jié)果，有 rr1=0.0020，rr3=0.0020 。4、 Excel 數(shù)據(jù)分析利用 Excel 做線性擬合得到擬合曲線，如下圖所示：第一次2.8762.8742.8722.872.8682.8662.8642.8622.862.858y = 3E-05x + 2.864

18、4y = 5E-05x+ 2.86150100150200250300第一次 均值 +第一次 均值 -線性 （第一次 均值 +）線性 （第一次 均值 -）第二次y =4E-05x + 2.8756y = 0.0001x + 2.85822.892.8852.882.8752.872.8652.862.8550 50 第二次 1均00值 +150 第二次20均0 值 -250 300線性 （第二次 均值 +）線性 （第二次 均值 -）第三次第三次 均值 +第三次 均值 -線性 （第三次 均值 +） 線性 （第三次 均值-）5、應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)采用的是 1 橋接法，橋盒輸出端接的是應(yīng)變放大儀， 對(duì)橋盒

19、的輸出電壓進(jìn)行放大， 4實(shí)驗(yàn)中我們?cè)O(shè)定應(yīng)變放大儀的增益為10，也就是說采集程序采集的數(shù)據(jù)是經(jīng)過放大之后的電壓，所以在利用公式 （ 1.1）進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候， 電橋輸出電壓 v應(yīng)該除以 （10*100 ）再代入 公式進(jìn)行計(jì)算。則，由式（ 1.1）可得（2.5.1）4vKV 1000其中 K 為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)， V 為供橋電壓， v 為測(cè)量電壓。K 與電阻絲的材料有關(guān)，實(shí)驗(yàn)使用的應(yīng)變片的K 為 2；供橋電壓為 4V。將表 1 的數(shù)據(jù)代入（ 2.5.1）式中，得出下列表格。表 3 第一組數(shù)據(jù)的應(yīng)變量重量（ g）均值+均值-應(yīng)變+應(yīng)變-02.86462.86050.0143230.01430310

20、2.86462.8610.0143230.014305202.86482.8620.0143240.01431302.86522.86240.0143260.014312402.86532.86270.0143270.014314502.86872.86340.0143440.014317702.86622.86580.0143310.0143291002.86772.86720.0143390.0143361202.86812.86790.0143410.014341502.86962.8690.0143480.0143451702.87012.86980.0143510.014349200

21、2.87152.87110.0143580.0143562502.87342.87310.0143670.014366表 4 第二組數(shù)據(jù)的應(yīng)變量重量（ g）均值+均值-應(yīng)變+應(yīng)變-02.86132.87580.0143070.014379102.86152.87610.0143080.014381202.86192.87650.014310.014383302.86232.87670.0143120.014384402.86252.87710.0143130.014386502.86292.87770.0143150.014389702.86372.87870.0143190.0143941002.8652.87990.0143250.01441202.86572.88040.0143290.0144021502.86682.88160.0143340.0144081702.88362.88260.0144180.014413200