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测力传感器的静态标定. 主讲教师:李慧中. 实验目的. 1 .学习 YJD-1 型电阻应变仪的使用方法。 2 .学习测量装置静态特性的标定方法。 3 .掌握用分析软件对静态装置静态特性的标定方法。 4 .学习掌握电阻应变片的粘贴技术 。. 实验仪器. 1. YJD-1 型电阻应变仪 2.计算机及分析软件 3.电阻应变式传感器. YJD-1 电阻应变仪. 电桥. 电阻应变式传感器. 加载装置. 实验系统及测试原理. 新设计制造的传感器,需要对其参数和性能进行标定,以便检查是否符合设计要求。
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测力传感器的静态标定 主讲教师:李慧中
实验目的 1.学习YJD-1型电阻应变仪的使用方法。 2.学习测量装置静态特性的标定方法。 3.掌握用分析软件对静态装置静态特性的标定方法。 4.学习掌握电阻应变片的粘贴技术。
实验仪器 1.YJD-1型电阻应变仪 2.计算机及分析软件 3.电阻应变式传感器
YJD-1电阻应变仪 电桥 电阻应变式传感器 加载装置 实验系统及测试原理 新设计制造的传感器,需要对其参数和性能进行标定,以便检查是否符合设计要求。 另外,随着时间和周围环境的变化,使用中传感器的参数也会有变化,也需要进行定期校准,所以测量装置的标定,是一项经常性,非常重要的工作。 电阻应变式测力传感器的静态标定,就是在静态下,通过加载装置对传感器施加载荷,同时由应变仪读取输出,而获取传感器的静态特性参数如灵敏度,非线性度,回程误差等。
实验步骤 (一)粘贴应变片 1.惠斯登电桥挑选两个电阻值120Ω左右的电阻应变片,阻值差小于0.5。 2.砂纸打磨等强度梁,去除污物,用酒精清洗。 3.用502胶水粘贴电阻应变片。(一片粘在受力的位置,一片粘在不受力的位置。) 4.用万用表检查有无短路、断路,引线与等强度梁间的绝缘电阻应大于150MΩ。 5.焊接导线,并用胶带纸固定,在常温下,放置24小时后,方可使用。
(二)仪器的操作使用方法: 1.联接电桥:将应变式传感器的应变片引出线分别接于A、B、C三点,并将接线柱旋紧,组成半桥单臂测量电路。 2.调整灵敏系数盘K,使之与应变片的灵敏系数K相符。 3.检查指示器指针是否准确的停止在机械零位,否则必须校正后方可工作。 4.检查微调,中调,粗调三个调节旋钮,是否都指在零位。 5.经指导老师检查无误后,方可打开电源。 6.将选择开关旋到“予”上,调节“电阻平衡”,“电容平衡”两电位器,使指示电表的指针指与零位。然后将开关旋到“静”的位置,再调节“电阻平衡”使指针指于零位。在“予”、“静”反复调整几次后,此时电桥已予调平衡。
7.仔细观察三分钟,电表指针不应有漂移。 8.进行加载,指针偏移零位,旋转“微调”旋钮使指针指回零位,记下此时“微调”旋钮读数。加载:100,200,300,400,500(g)记录读数。 9.依次卸载并记录读数。注意卸载至零载荷时,不要忘记将微调旋钮读数记录下来。
(三)计算机演示实验 1.打开计算机。 2.双击桌面上的“快捷方式”。 3.进入“机械工程测试技术基础实验”点击“开始”。 4.进入实验,点击实验一“应变式传感器的标定 ”。 5.将实验记录的各数据分别填入,点击“作图”。 6.按端点线性、 最小二乘法二种方法做出拟合直线,求出线性误差。 7.绘出回程误差特性曲线,并确定其回程误差H。 8.确定本测力传感器的静态灵敏度S。
y Y B A A B 测量范围 X 用分析软件进行数据处理 1.非线性度 (1)端点线性 端点线性是生产中选择拟合直线的一种简便方法。具体做法是:以定度曲线的首 尾(即额定最小和最大值)相连的直线作为所选择的拟合直线。如下图:
线性误差计算如下: 式中 L—相对线性误差 B—距拟合直线最大偏差的绝对值 A—输入为最大值时的输出值
(2)最小二乘法线性 最小二乘法拟合直线的拟合原则就是 为最小值。 为定度曲线和拟合直线第i对应值之间的残差。最小二乘法拟合直线的方程为: 式中 K为拟合直线的斜率 b为拟合直线与纵坐标的截距
斜率K和截距b可按下式计算 由方程 Y=kX+b做出拟合直线,此直线为最佳拟合直线,于是可求出线性误差 用最小二乘法求得的拟合直线的拟合精度最高,但计算比较繁琐。
y A h x 2.回程误差(H) 回程误差也叫滞后或差变。它表明测试系统在正、反行程期间输出—输入曲线不重合的程度。回程误差的大小一般由试验确定。其值以正反行程时定度曲线间地最大距离h或h和A之比的百分数表示。如下图:
3.灵敏度(S) 灵敏度表示输出变化量与输入变化量之比。线性测量装置定标曲线的拟合直线的斜率就是其静态灵敏度。灵敏度可由下式求得: S= 注意:灵敏度有量纲,指每单位输入量所得输出量的大小。
实验报告内容 1.实验名称 2.实验目的 3.实验系统框图 4.实验数据处理—电阻应变式测力传感器静态特性指标评定。 (1)非线性度 (2)按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直线、求出线性误差。 (3)绘出回程误差特征曲线,并确定其回程误差H。 (4)确定本测力传感器的静态灵敏度S。 5.心得体会及对实验的改进意见