傳感器試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)變片測(cè)量

1、傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、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(guò)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(guò)應(yīng)變放大儀之后輸出到采集卡，labview采集程序通過(guò)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e之間的關(guān)系為：41v-VK(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(guò)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)變片一片焊盤(pán)兩個(gè)502膠水一瓶電阻橋盒一個(gè)BZ221

2、0應(yīng)變儀一臺(tái)采集卡一個(gè)電腦一臺(tái)祛碼一盒三、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(pán)，將502膠水滴在應(yīng)變片及焊盤(pán)背面，把其貼在橋臂上，并壓緊應(yīng)變片；3、使用電烙鐵將應(yīng)變片和焊盤(pán)焊接起來(lái),再將焊盤(pán)跟橋盒連接起來(lái)，這里采用的是上喬的接法；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l(wèi)abview的采集程序進(jìn)行測(cè)試；7、改變祛碼的重量，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)»次第二次第三次重量(g)電壓重量(g)電壓重量(g)電壓02.864602.861302.87361

3、02.8646102.8615102.8739202.8648202.8619202.8742302.8652302.8623302.8745402.8653402.8625402.8749502.8687502.8629502.8752702.8662702.8637702.8761002.86771002.8651002.87711202.86811202.86571202.87781502.86961502.86681502.8791702.87011702.88361702.87982002.87152002.88472002.88072502.87342502.8862502.882

4、82502.87312002.88422002.88082002.87111702.88261702.87931702.86981502.88161502.87871502.8691202.88041202.87741202.86791002.87991002.87651002.8672702.8787702.8756702.8658502.8777502.8747502.8634402.8771402.8744402.8627302.8767302.8734302.8624202.8765202.8733202.862102.8761102.8727102.86102.875802.8723

5、02.8605五、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»次第二次第三次重量(g)電壓+重量(g)電壓+重量(g)電壓+02.864602.861302.8736102.8646102.8615102.8739202.8648202.8619202.8742302.8652302.8623302.8745402.8653402.8625402.8749502.8687502.8629502.8752702.8662702.8637702.8761002.86771002.8651002.87711202.86811202.8657120

6、2.87781502.86961502.86681502.8791702.87011702.88361702.87982002.87152002.88472002.88072502.87342502.8862502.8828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MATLAB進(jìn)行分析，先將兩組數(shù)據(jù)做曲線擬合，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

7、大差值，分別求出兩組數(shù)據(jù)的最大差值，再代入公式l=一區(qū)100%求出每組數(shù)據(jù)的線性度。Yfs指的是滿量程輸出，Yfs這里取重量為250g的數(shù)據(jù)。具體實(shí)現(xiàn)的MATLAB代碼：x=0102030405070100120150170200250;x0=0250;y01=2.86462.8734;y03=2.87362.8828;y1=2.86462.86462.86482.86522.86532.86872.86622.86772.86812.86962.87012.87152.8734;%第一組數(shù)據(jù)y2=2.86132.86152.86192.86232.86252.86292.86372.8652

8、.86572.86682.88362.88472.886;%第二組數(shù)據(jù)y3=2.87362.87392.87422.87452.87492.87522.8762.87712.87782.8792.87982.88072.8828;%第三組數(shù)據(jù)p1=polyfit(x,y1,1);p2=polyfit(x,y2,1);p3=polyfit(x,y3,1);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

9、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+',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,'

10、;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:端點(diǎn)擬合it線2932中41002D0250100ISO20025D2£6占序治由法與擬合曲線第一組數(shù)據(jù)的線性度為8.1437e-04;第三組數(shù)據(jù)的線性度為9.0190e-05。可得實(shí)驗(yàn)使用的梁的線性度為8.1437e-042、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

11、相減求出最大差值，再代入公式Hmax100%求出丫的值。具體實(shí)現(xiàn)的MATLAB代碼：x=0102030405070100120150170200250;y01=2.86462.86462.86482.86522.86532.86872.86622.86772.86812.86962.87012.87152.8734;%第一組數(shù)據(jù)正行y03=2.87362.87392.87422.87452.87492.87522.8762.87712.87782.8792.87982.88072.8828;%第三組數(shù)據(jù)正行y11=2.86052.8612.8622.86242.86272.86342.8658

12、2.86722.86792.8692.86982.87112.8734;%第一組數(shù)據(jù)反向y13=2.87232.87272.87332.87342.87442.87472.87562.87652.87742.87872.87932.88082.8828;%第三組數(shù)據(jù)反向第一組數(shù)據(jù)曲線擬合第三組數(shù)據(jù)曲線擬合p01=polyfit(x,y01,1);%p11=polyfit(x,y11,1);p03=polyfit(x,y03,1);%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=polyva

13、l(p03,x);%y24=polyval(p13,x);第三組數(shù)據(jù)擬合曲線函數(shù)值e01=y21-y22;%e03=y23-y24;%e11=abs(e01);%e33=abs(e03);第一組數(shù)據(jù)正反行程差值第三組數(shù)據(jù)正反行程差值取絕對(duì)值hmax1=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,

14、9;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',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線如圖所示。O兩組數(shù)據(jù)的擬合曲3、重復(fù)性分析一一、,(2-3)求出每組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，再代入公式r100%求出丫。Yfs具體實(shí)現(xiàn)的MATLAB代碼：x=010203040507010012015

15、0170200250;y1=2.86462.86462.86482.86522.86532.86872.86622.86772.86812.86962.87012.87152.8734;y3=2.87362.87392.87422.87452.87492.87522.8762.87712.87782.8792.87982.88072.8828;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=

16、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);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=0.00204、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:3002.8762.874

17、2.8722.86第一次y=3E-05x+2.86442.872.8682.8662.8642.8622.858050100150200250第一次均值+第一次均值-線性（第一次均值+）線性（第一次均值-）y=5E-05x+2.861方一里科指三團(tuán)22fi?1-2郵第二次第三次第三次均值+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1一、.，一實(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(shuō)采集程序采集的數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)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*

18、100）再代入公式進(jìn)行計(jì)算。則，由式（1.1）可得(2.5.1)4vKV1000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)艾£+應(yīng)艾£-02.86462.86050.0143230.014303102.86462.8610.0143230.014305202.86482.8620.0143240.01431302.86522.86240.0143260.014312402.86532.86270.01

19、43270.014314502.86872.86340.0143440.014317702.86622.86580.0143310.0143291002.86772.86720.0143390.0143361202.86812.86790.0143410.014341502.86962.8690.0143480.0143451702.87012.86980.0143510.0143492002.87152.87110.0143580.0143562502.87342.87310.0143670.014366表4第二組數(shù)據(jù)的應(yīng)變量重量(g)均值+均值-應(yīng)艾£+應(yīng)艾£-02.8

20、6132.87580.0143070.014379102.86152.87610.0143080.014381202.86192.87650.014310.014383302.86232.87670.0143120.014384402.86252.87710.0143130.014386502.86292.87770.0143150.014389702.86372.87870.0143190.0143941002.8652.87990.0143250.01441202.86572.88040.0143290.0144021502.86682.88160.0143340.0144081702.88362.88260.0144180.0144132002.88472.88420.0144240.0144212502.8862.8860.014430.01443表