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，星期五實驗目的了解彈性模量的物理概念，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）應力——F/S（2）應變——△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)，物體的應力與應變成

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有關。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構示意圖第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五實驗儀器光杠桿結構示意圖三角形底座

傾角調(diào)節(jié)螺釘反射鏡

光杠桿結構示意圖第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，關閉電源；

D

——調(diào)節(jié)反射鏡到標尺的距離

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成的光路后，在測量過程中不能再動；應緩慢增加壓力，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，星期五電阻應變片壓力傳感器特性及應用第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換元件等組成。彈性元件把壓力轉換成了應變，然后再由壓敏元件將應變轉換成電信號。壓力傳感器電阻應變片是一種能將物體上的應變變化轉換成電阻變化的力電轉換敏感元件。受外力作用的電阻應變片的電阻值將發(fā)生變化，拉長時電阻增大，壓縮時電阻減小。

將電阻應變片粘貼在傳感器中的彈性元件表面，當彈性元件受力作用產(chǎn)生應變時，電阻應變片便會感受到該變化而隨之產(chǎn)生應變，并引起應變片電阻的變化。第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五在壓力傳感器中，—般是將四個電阻應變片成對地橫向或縱向粘貼在彈性元件的表面，使應變片分別感受到元件的壓縮和拉伸變形，并將四個應變片接成電橋電路，從電橋的輸出中就可以得到應變量的大小，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2的操作)傳感器的靈敏度。4.用電阻應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，砝碼應輕拿輕放。2.測量過程中，電源電壓應保持不變，電源電壓若有波動應及時調(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