实验四 拉压力传感器的制作与标定

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1、实验四拉压力传感器的制作与标定一.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.了解并掌握测力仪的标定原理与方法。3.工程中实际拉压力传感器的使用方法。二、应变式空心圆管测力仪制作及原理制作：空心圆筒测力仪是采用空心圆筒作为弹性元件，在外表面相应的位置牢固地粘贴上电阻应变片，然后把各片按规律连接成电桥而成。原理：把弹性元件上贴的四片电阻片按全桥方式联接，根据电桥理论，电阻变化与弹性元件的敏感部件应变相对应，而在弹性元件的弹性范围内其受力后的应变又正比于力的大小，因此电桥的输出与受力的大小成正比。测力仪投入使用之前必须用实验的方法找出他们

2、的输入和输出之间的关系，判定它的各项性能指标，这个过程叫标定（应变/工程单位=标定系数）。作为静态测量或稳态测量（直流分量）的测力仪只须进行静态标定。1．标准力值的精度与加载方向的要求：1）加力方向应准确，不得歪斜。2）加载力值应保证为标准力值，其误差应小于测力仪精度要求的1/10~1/5。2．测力仪标定装置：可采用螺旋加力器配合标准测力仪进行标定的方法，下图所示为压力传感器标定方法简图。扭动旋压力器，向下压测力仪，此时被标定测力仪上有一个输出。相应标准测力仪上也有一个输出，此输出已经标定过，故可查得此时作用于待标定测力仪上之力值，有了力值和输出即可求

3、得待标定测力仪的输出与力值的比例关系——即灵敏度。在螺旋加力器，测力仪、标准测力仪中间旋转钢球是使加力时只传递轴向力而不传递扭力的作用。3．测力仪加力范围：测力仪静态标定时按测力仪的设计额定载荷选好加力等级，然后逐级加载记录读数，直到测力仪设计载荷的110%；然后逐级卸载并记录读数，直至全部卸完为止。如此反复进行3~5次，取其平均值然后进行处理得到测力仪的静态性能指标（灵敏度），可绘制标定曲线确定标定值即标定系数（应变/工程单位）。在实际具体测量时，只要将测量到的应变值除以标定系数，就可以得到工程单位的数值了。2三.实验仪器和设备1.应变仪      

4、             1台2.螺旋加力器或者砝码1套3.工程中实际使用的拉压力传感器成品1个4.电阻应变片、万用表及电烙铁、焊锡、游标卡尺等工具若干四、实验步骤及内容(1)空心圆筒传感器的制作及接桥在空心圆筒外表面对应的中线位置粘贴上电阻应变片四片（实验一已制作完成），根据工作原理采用合适的方法，联成全桥。(2)工程中实际测力仪成品的标定工程中实际使用测力仪通常采用拉压力传感器制作，本实验采用砝码直接标定的方法。首先，在平整地面上放置拉压力传感器成品，进行静态应变仪预热调零平衡；其次，将砝码逐级叠放到传感器的一端，并记录标准砝码力值和对应的应变仪读

5、数；然后，将砝码逐级从传感器的一端卸载，并记录；最后，取其平均值然后进行处理得到测力仪的静态性能指标（灵敏度）。(3)自己设计制作的测力仪的标定实验采用螺旋加力器配合标准测力仪进行标定的方法。首先，将已经标定的拉压力传感器成品放置到螺旋加力器中部自己设计制作的空心圆筒传感器上方连接好，连接好电桥预调零平衡；然后，扭动螺旋加力器逐步施加压力，由已标定过的测力仪确定实际力值，记录空心圆筒传感器对应的应变仪读数；最后，对自己设计制作的测力仪进行标定。五.实验报告要求（自行设计实验报告格式，用图表表示测量数据和计算公式，独立完成实验报告）1.绘制测力仪制作示意

6、图及连桥图。2.记录测力仪逐级加载和逐级卸载力及读数。3.根据记录数据绘制标定曲线，分析测力仪的静态性能指标（灵敏度）。六.思考题1.设圆筒的许用应力为230Mpa，则这个圆筒的额定载荷为多少？2.传感器的标定值是多少？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的原因？4.针对实验遇到的问题和解决方法，谈体会。5.如何对传感器进行优化？根据力学知识，自己设计1-2种拉压力传感器。2