电阻应变片式传感器应用实验

实验一测试装置与数据采集设备1、实验目的学会应力应变测试装置构建及数据采集设备使用2、实验内容1）应力、应变、压力测试装置组成2）学习动态电阻应变仪的使用3）学习NI-MyDAQ数据采集设备基本功能及使用方法4）学习NI-LabView基本操作方法（搭建数据采集程序、学习滤波组态使用方法）3、实验步骤1）应力、应变、压力测试装置组成一般应力、应变和压力测试装置由测试对象、传感器、动态电阻应变仪及数据采集系统组成，必要时可增加滤波仪器，但也可通过软件滤波。2）动态电阻应变仪的使用见动态电阻应变仪使用说明书3）NI-MyDAQ数据采集设备基本功能及使用方法学习相应虚拟仪器使用方法，各参数含义；学习SignalExpress软件使用及参数设置4）NI-LabView基本操作方法搭建数据采集程序、学习滤波组态使用方法学习滤波组态使用方法学习数据存储方法学习数据处理方法实验二电阻应变片的粘贴1、实验目的学习金属电阻应变片的粘贴方法2、实验内容1）熟悉金属电阻应变片的结构，基本参数2）熟悉等强度梁标定设备结构3）实践金属电阻应变片的粘贴方法、步骤3、实验步骤3.1仪器设备电阻应变片、模拟试件、万用表、502胶水、砂纸、医用酒精、镊子、剪刀、导线、电烙铁、焊锡膏、焊锡丝等。3.2粘贴程序应变片的粘贴工序主要包括：应变片的检查与筛选，试件表面处理，应变片的粘贴、固化，导线的焊接与固定，防潮处理和质量检查等。1）应变片的检查与筛选：应变片的选择根据应力测试和传感器精度要求对照应变片系列表选择相应的应变计。2）试件表面处理：用细砂纸（布）对构件或弹性体粘贴面进行交叉打磨，使试件表面呈细密，均匀粗糙毛面，其面积要大于应变片的面积。如有条件可采用喷砂处理。严禁划伤表面。打磨后的表面采用纯度较高的无水乙醇，丙醇，三氯乙烯等有机溶剂反复清洗，确保贴片部位清洁干洁，无尘。3）应变片的粘贴、固化：一般采用502胶水粘贴应变片，注意粘贴应变片的方向尽量与主应力方向一致。贴片、固化粘贴位置确定后，取适量胶液均匀涂刷在被粘处表面，将应变计表面用无水乙醇棉球擦洗干净，晾干后涂一薄层胶液，待胶液变稠后，将应变片准确粘贴在试件表面，其上盖一层聚四氟乙烯薄膜用手指顺着应变片的轴向挤出多余胶液并排出胶层中的气泡。注意：整个操作过程都不能用手触摸应变片两表面，并施加一定压力。一般夏季按压时间5分钟，冬季按压时间适当增加。4）应变片粘贴完成后，粘贴质量检查应检查贴片位置是否准确，粘贴层是否有气泡和杂质，敏感栅有无断栅和变形。在应变片引出线端附近用同样方法粘贴接线片，然后将应变片引出线用焊锡固定在接线片上，减去多余的线头。用万用表检查绝缘和电阻情况。5）根据预定的组桥方式焊接电线，完成后再一次检查电阻及绝缘情况。6）确保电桥绝缘和阻值无问题的前提下，为了防止粘贴好的应变片受潮和腐蚀物质的浸蚀，并防止机械损伤，对应变片应采取一定的保护措施。试验中采用703硅胶保护。7）根据测量对象和目的的不同，决定组桥方式。4、实验报告1）金属电阻应变片的结构与参数2）等强度梁结构及其有限元分析3）金属电阻应变片的粘贴方法与步骤实验三等强度梁弯矩、拉力测试与标定实验1、实验目的学会制定梁的弯矩和拉力传感器制作方法；学会金属电阻应变片的标定方法；学会通过弯矩信号推导等强度梁垂向结构参数（固有频率和阻尼比系数）2、实验内容1）在等强度梁上粘贴金属电阻应变片，并自行组桥，用于测量弯矩，并进行标定；2）在等强度梁上粘贴金属电阻应变片，并自行组桥，用于测量拉力；3）采用阶跃响应法测量等强度梁的固有频率和阻尼比系数；3、实验步骤1）在等强度梁正反面粘贴金属电阻应变片，自行选择传感器类型。采用全桥，测量弯矩和拉力；2）用砝码自由落体模拟阶跃激励信号，通过对输出信号的分析，计算等强度梁的固有频率和阻尼比系数4、实验报告内容1）等强度梁弯矩测量原理图，说明理由，给出贴片照片；2）等强度梁拉力测量原理图，说明理由，给出贴片照片；3）等强度梁弯矩标定详细过程，结合图、表等形式；4）等强度梁结构参数计算详细过程，结合图、表等形式；实验四扭矩测试与标定实验1、实验目的学会扭矩传感器制作方法；学会金属电阻应变片的标定方法；学会通过扭矩信号推导扭振系统的结构参数（固有频率和阻尼比系数）2、实验内容1）在轴上粘贴金属电阻应变片，并自行组桥，用于测量扭矩，并进行标定；2）采用阶跃响应法测量轴的固有频率和阻尼比系数；3、实验步骤1）在轴粘贴金属电阻应变片，自行选择传感器类型。采用全桥，测量扭矩；2）用砝码自由落体模拟阶跃激励信号，通过对输出信号的分析，计算轴的固有频率和阻尼比系数4、实验报告内容1）扭矩测量原理图，说明理由，给出贴片照片；2）扭矩标定详细过程，结合图、表等形式；并给出外径为150mm，内径为50mm的轴的扭矩标定值。3）轴参数计算详细过程，结合图、表等形式；4.2扭矩标定在实验室用25mm实心小轴对扭矩进行标定。在小轴上沿与轴线成45°方向粘贴4片电阻应变片，并按组成全桥测试电路，并依次接入扭矩测试系统中。小轴端部装有0.3m长的臂，在臂端悬挂标准砝码。小轴的抗扭截面模量Wn=163d=3068mm每千克标准砝码对标定小轴产生的扭矩为T标=0.3×9.8=2.94(N.m)，此时小轴表面的剪应力为32.94100.9583068nTMPaW标0.3m长的臂端砝码重量从零开始，每次增加1kg，一直加到5kg。记下不同重量砝码使扭矩测试系统产生的电压值，并算出平均每增加1kg砝码轴扭矩测试系统产生的电压值，由此得出各测点剪应力的标定值Ki（单位：MPa/v）。测试轴测点处的外径为D，其断面的抗扭模量为3016DW因此，测试轴扭矩测试值的计算公式为0()iiiiiTWKUWkNm式中τi—测试轴表面的剪应力MPaKi—上、下联接轴剪应力的标定值MPa/VUi—上、下联接轴剪应力实测信号的电平V