传感器技术实验报告-机械工程（机械工程测试技术基础）

《传感器技术》实验报告

专业： 机械工程 姓名：陈顶柱 年级： 2020级 班级：测控系

学号： 202003701099

武汉科技大学 机械自动化学院

2020年 9月 10日

实验一 测试装置与数据采集设备

一、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。 二、实验内容

（1）应力、应变、压力测试装置组成；

（2）学习NI-MyDAQ数据采集设备基本功能及使用方法；

（3）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）。

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实验二 电阻应变片的粘贴

一、实验目的

学习金属电阻应变片的粘贴方法。 二、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； 三、实验步骤 （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。 （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。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。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。

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4）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。 5）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。 四、实验报告

（1）等强度梁结构及其有限元分析

在ANSYS软件中进行有限元分析。现模拟试验梁在2kg负载（1kg托盘+1kg砝码）的环境下，其应力分布与挠度分布如图1-1和1-2所示。

图1-1

图1-2

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实验三等强度梁弯矩、拉力测试与标定实验

一、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） 二、实验仪器

电阻应变片、LC1002动态应变仪、数据采集卡、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、砝码5个、电脑一台。 三、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；

四、实验依据

（1）应变片是最常用的测量应变的传感元件。测试时，应变片牢固地粘贴在等强度梁上下两表面，当等强度梁受力发生形变时，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。由于电阻值，其长度、截面积A、电阻率均将随应变片的变形而变化。

（2）脉冲激励：用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间 τ，τ越小则频率范围越大。

（3）幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。

（4）频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率。

（5）自由衰减法：在结构被激起自由振动时，由于存在阻尼，其振幅呈指数衰减波形，可算出阻尼比。 五、实验原理 (1)实验原理图：

图5-1

(2)应变片R1 R2 R3 R4接线图

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