傳感器實驗報告-應(yīng)變片測量_1

1、傳感器實驗報告應(yīng)變片測量傳感器實驗報告一、實驗原理利用電阻式應(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)化成電壓變化進行測量，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。14電橋輸出電壓與導(dǎo)體的縱向應(yīng)變之間的關(guān)系為：14v v k=?(1.1)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。二、實驗儀器懸臂梁一條應(yīng)變片一片焊盤兩個502

2、膠水一瓶電阻橋盒一個bz2210應(yīng)變儀一臺采集卡一個電腦一臺砝碼一盒三、實驗步驟1、先用砂紙摩擦橋臂至光滑，再用無水乙醇擦拭橋臂；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；3、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、運行l(wèi)abview的采集程序進行測試；7、改變砝碼的重量，從采集程序記錄得出的數(shù)據(jù)。 8、對所得的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理。 四、實驗數(shù)據(jù)表1 實驗所得數(shù)據(jù)五、數(shù)據(jù)分析1、線性度分析取出實驗數(shù)據(jù)的0250g的部分做線性度分析，數(shù)據(jù)

3、如表2所示。表2 對上述數(shù)據(jù)進行初步分析，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，所以在進行數(shù)據(jù)分析時排除第二組數(shù)據(jù)，僅適用第一、第三組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析。對第一、第三組數(shù)據(jù)使用matlab 進行分析，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應(yīng)的值，再把兩組數(shù)據(jù)的端點取出做直線，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max=100%l fsl y ?求出每組數(shù)據(jù)的線性度。fs y 指的是滿量程輸出，這里取重量為250g 的數(shù)據(jù)。 具體實現(xiàn)的ma tlab 代碼：x=0

4、 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 2.8677 2.8681 2.8696 2.8701 2.8715 2.8734;%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

5、.8739 2.8742 2.8745 2.8749 2.8752 2.876 2.8771 2.8778 2.879 2.8798 2.8807 2.8828;%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);%第三條擬合曲線得到的值y001=polyval(p4,x);y003=

6、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,b)title(端點擬合曲線);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.

7、/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9.0190e-05。可得實驗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max100%h fsh y ?=?求出的值。 具體實現(xiàn)的ma tlab 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

8、.8677 2.8681 2.8696 2.8701 2.8715 2.8734;%第一組數(shù)據(jù)正行y03=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;%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 2.87

9、56 2.8765 2.8774 2.8787 2.8793 2.8808 2.8828;%第三組數(shù)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

10、三組數(shù)據(jù)正反行程差值e11=abs(e01);%取絕對值e33=abs(e03);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,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的計算結(jié)果，有r

11、h1= 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(23)100%rfsy=?求出。具體實現(xiàn)的ma tlab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 2.8715 2.8734;y3=2.8736 2.8739 2.8742 2.8745 2.8749 2.8752 2.876 2.8771 2.8

12、778 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);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： 5、應(yīng)變測量實驗采用的是14橋接法，橋盒輸出端接的是應(yīng)變放大儀，對橋盒的輸出電壓進行放大，實驗中我們設(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