壓力傳感器與彈性模量

壓力傳感器與彈性模量第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗?zāi)康牧私鈴椥阅Ａ康奈锢砀拍?，掌握其測量原理和方法；掌握光杠桿方大法測量微小長度的原理。第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗原理彈性形變：能完全恢復(fù)原狀固體形變范性形變：留下剩余形變描述形變的兩個重要物理量：（1）應(yīng)力——F/S（2）應(yīng)變——△L/L第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五胡克定律：彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)力與應(yīng)變成

正比，比例系數(shù)定義為彈性模量：彈性模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量楊氏模量：棒狀物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量。彈性模量僅與材料的性質(zhì)有關(guān)。第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗儀器液壓加力裝置光杠桿結(jié)構(gòu)示意圖第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗儀器光杠桿結(jié)構(gòu)示意圖三角形底座

傾角調(diào)節(jié)螺釘反射鏡

光杠桿結(jié)構(gòu)示意圖第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五光杠桿放大裝置俯視圖照明標(biāo)尺光杠桿調(diào)節(jié)反射鏡望遠鏡第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五光杠桿放大原理示意第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗內(nèi)容1.調(diào)節(jié)光路

調(diào)整楊氏彈性模量儀的支架底角螺旋H，使支架鉛直了；粗調(diào)

調(diào)整兩平面鏡與望遠鏡在同一高度；調(diào)整兩平面鏡的傾角及望遠鏡方位，使得從望遠鏡上方看去，能在光杠桿反射鏡中看到調(diào)節(jié)反射鏡像中直尺的像；細(xì)調(diào)第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五2.測量打開電源，待顯示器出現(xiàn)“0.000”后用液壓加力盒調(diào)節(jié)螺旋桿緩慢加力，數(shù)顯拉力從10kg開始，每加1kg記錄一次標(biāo)尺讀數(shù)，共測10組數(shù)據(jù)；將液壓螺旋調(diào)節(jié)桿旋至最外，即數(shù)顯拉力指示為“0.000”附近后，關(guān)閉電源；

D

——調(diào)節(jié)反射鏡到標(biāo)尺的距離

L

——鋼絲原長

b

——光杠桿后腳尖與前腳尖連線間距

d——鋼絲直徑（測6次）第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五注意事項調(diào)好光杠桿和鏡尺組構(gòu)成的光路后，在測量過程中不能再動；應(yīng)緩慢增加壓力，加力停之后拉力會有微小變化，0.5-1分鐘內(nèi)壓力變化最緩慢，適宜測量；測量結(jié)束后，必須將壓力減小至0附近，即液壓螺旋桿旋至最外，方可關(guān)閉電源。第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)據(jù)處理要求1.計算鋼絲直徑d及其不確定度u(d)2.利用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，推算出彈性模量的數(shù)值(不要求不確定度的計算)，并計算出相關(guān)系數(shù)；3.利用作圖法處理數(shù)據(jù)，計算出彈性模量的數(shù)值；4.對兩種數(shù)據(jù)處理方法得到的測量結(jié)果進行分析比較。第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五電阻應(yīng)變片壓力傳感器特性及應(yīng)用第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五壓力傳感器主要由彈性元件和力電轉(zhuǎn)換元件等組成。彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成了應(yīng)變，然后再由壓敏元件將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號。壓力傳感器電阻應(yīng)變片是一種能將物體上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的力電轉(zhuǎn)換敏感元件。受外力作用的電阻應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生變化，拉長時電阻增大，壓縮時電阻減小。

將電阻應(yīng)變片粘貼在傳感器中的彈性元件表面，當(dāng)彈性元件受力作用產(chǎn)生應(yīng)變時，電阻應(yīng)變片便會感受到該變化而隨之產(chǎn)生應(yīng)變，并引起應(yīng)變片電阻的變化。第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五在壓力傳感器中，—般是將四個電阻應(yīng)變片成對地橫向或縱向粘貼在彈性元件的表面，使應(yīng)變片分別感受到元件的壓縮和拉伸變形，并將四個應(yīng)變片接成電橋電路，從電橋的輸出中就可以得到應(yīng)變量的大小，從而得知作用于彈性元件上的力。第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五問題:平衡電阻的作用第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗內(nèi)容1.調(diào)整電橋初始平衡狀態(tài)：調(diào)節(jié)平衡指示儀將電橋調(diào)平。2.測量傳感器的靈敏度：測量加上不同砝碼時傳感器輸出的電壓值，利用逐差法處理數(shù)據(jù)以得到電橋的靈敏度。3.電源電動勢對傳感器靈敏度的影響：改變電源電動勢測量(重復(fù)2的操作)傳感器的靈敏度。4.用電阻應(yīng)變片直流電橋壓力傳感器測量任意物體的重量。第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五注意事項1.接線時，接線頭不要碰到載物臺；測量時，砝碼應(yīng)輕拿輕放。2.測量過程中，電源電壓應(yīng)保持不變，電源電壓若有波動應(yīng)及時調(diào)整。

第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五逐差法處理數(shù)據(jù)n123456xix1x2x3x4x5x6xn+

ix7x8

x9x10

x11

x12Δxi

=xn+

i-xix7

-x1x8

–

x2x9–

x3x10–

x4x11–

x5x12–

x6測量得一列數(shù)據(jù):x1，x2，x3，x4，x5，x6