动态应变仪的使用及应变式测力

1、动态应变仪的使用及应变式测力实验用具:1、悬臂梁，加载砝码。2、应变片、数字万用电表、502胶水等贴片材料及在补偿块一个。3、测量连接导线。电烙铁和接线端子。4、LC1004动态应变仪。实验目的：1、掌握动态应变仪的工作原理和使用方法。2、掌握电阻应变片在电桥中的接法。3、掌握在静载荷下使用应变仪的单点应变测量方法。4、学会在动载荷下使用应变仪的应变测量分析方法。实验原理：悬臂梁：梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端。 在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实 际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。金属箔式应变片。金属导体的电阻随着它所受机械形

2、变（伸长或缩短）的大小而 发生变化，其原因是导体的电阻与材料的电阻率以及它的几何尺寸（长度和截面） 有关。由于导体在承受机械形变过程中，其电阻率、长度和截面都要发生变化， 从而导致其电阻发生变化，因此电阻应变片能将机械构件上应力的变化转换为电 阻的变化。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 描述电阻应变效应的关系式为：AR / R =隹 式中：AR / R为电阻丝电阻相对 变化，K为应变灵敏系数， = AL / L为电阻丝长度相对变化。应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化。为了显示和记录应变的大小，还需 把电阻的变化再转换为电压或电流的变化。最常用的测量电

3、路为电桥电路。成变式力传感器的受力工作原理如图2所示。引出导线将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时,应变片 产生相应的应变，转化成电阻变化。将应变片接成如图所示的电桥，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过换算 即可得到所测量物体的变形。供电+ （红色S线）图3应变式力传感器的电路工作麻即电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影 响相互抵消，电压输出灵敏度高。当4个应变片的材料、阻值都同时变化时， 可推导出以下公式：般 散据姓BKPUJOU时钾犊，援cpu ion宣 接，sv电通i实验步骤：一、接线：连接电

4、源，应变仪及电桥盒的各接线。将与应变片相连的导线接入电 桥盒。根据测量的需要，电桥盒的接线有单臂、半桥及全桥连接三种。电桥盒上的1，2, 3, 4分别相当于电桥的A、B、C、D四个接线柱。5, 6, 7为 电桥盒内的三个120。无感线绕电阻作为内桥。单臂连接：将接线柱4和5, 3和6, 2和7分别短接，在1、2之间接应变片， 即为单臂测量接线。半桥联接：将接线柱4和5, 3和6,分别短接，在1、2和2、3之间接应变片，即为半桥测量接线。(注意1、2和2、3之间接的应变片为电桥中相邻桥臂) 全桥联接：在1、2和2、3和3、4和1、4之间接应变片，即为全桥测量接线。(注意1、2和2、3之间连接为相

5、对桥臂；1、2和1、4之间连接为相邻桥臂)二、初调：应变仪的电源开关置于关通道前面板、测量-校准开关(CAL-MEASURING)置正校(CAL+ )，校准值开关置1000M (100)，灵敏度选择(SENS.SELECTOR)置2，灵敏度微调(SENS.)置大约5/6位置，高频上限(UPPER Hz)置10 KHz，电源前面板AC/DC开关置DC，开启电源将校准值拨到预计的测量值，调节灵敏度选择开关(SENS. SELECTOR)和灵敏度微 调(SENS.)，使输出幅度满足测量仪器的要求，然后将测量-校准开关 (CAL-MEASURING)置测量(MEA)，在试件加载之前，按自动平衡按钮，(

6、BAL-AUTO)， 使显示屏显示为0000。三、精调：调节校准调零(CAL ZERO)使正校/负校(CAL+ CAL-)输出相等，调节 灵敏度微调(SENS.)使校准输出一满意电平，例如川对应1mV。b、校准-测量开关(CAL-MEASURING)置测量(MEA)，调节平衡微调电位器(BAL-VERN)，再按自动平衡按钮(BAL-AUTO)，使显示屏显示 为0000。四、测量：打开LabVIVE，再打开应变测试的程序，根据接入的桥臂修改程序中 的截止频率、选取信号长度，打开滤波，等待测试。先静态测试，将1 kg载荷静止地放在刚架的B点上，读出测点的应变值，截取 应变的曲线图片加动载或冲击载荷

7、，采集数据并保存，提取分析值，验证受力。根据不同的应变片的接入方式，重复步骤四中的操作。数据处理及误差计算:静载半桥时电桥数据序号所加砝码 的质量 (kg)加载砝码时的电阻R1/Q卸载砝码时的电阻r2/qR1和R2的平 均值Rn /QR - R0Q00120.0042120.001005120.0030.00311121.0845120.91369120.9990950.999095电阻值R0为：1200.10，灵敏系数K为2.19冲击载荷图表标题5.00E-01一系列10.00E+00-5.00E-01-1.00E+00 -1.50E+00由上面的冲击载荷的数据得到，悬臂梁在受到冲击载荷时，

8、由于两弹性固体相冲击，悬臂梁 发生了三次的正反变形，然后再恢复到静加载的情况。变形序号所加砝码的质量(kg)冲击砝码时的电阻R1/0卸载砝码时的电阻R2/QR1和R2的平 均值R /QAR = R - R n0Q11121.683185119.1655852120.42438510.424385121121.378314119.0608461120.219580050.2195800531121.165292119.4037455120.284518750.28451875应变平均121.408930333 119.2100589120.309494633 0.309494633实验值的计算对

9、于半桥的应变片载荷为1kg，半桥应变片的电阻改变值竺=K，所以R0.309494633=0.001174652由上图知，由公式知:AR R =n =实测 K120.309494633 x 2.19悬臂梁长度L（mm）宽度b （mm）厚度h （mm）350705应变片阻值（Q）同向两应变片间距（mm）应变片离两边间距（mm）12018035理论值的计算由公式（11）知:6 FL6 x10 x 350 x 10-3理论 Ebh 221=0.00016666772 x109 x 70 x10-3 x (5 x10-3)21260002 x12 x O.001174652 = 0.014095824V

10、相对误差的计算理论_实测理论系统的灵敏度：相对误差门=10.000166667一0.00011746闵 x100% = 29.52%0.000166667=1.40958 x10-5V / ge U 0.014095824V1000gS = W实验结果分析及问题讨论：由上面的数据处理及误差计算得到：半桥测量悬臂梁的相对误差为29.52%在弹性范围内，应变片的电阻的相对改变量与悬臂梁上所加砝码的质量都是成 线性关系，因而可推知电阻改变量与悬臂梁所受的力成正比关系影响本实验的因素主要是应变片的安装位置变动以及测量仪器的精度，人读数 时的误差，实验数据的有效数字的取舍。在安装应变片时应事先熟悉安装步

11、骤及 安装方法，由于本实验所测的是悬臂梁弯曲引起的上表面拉应变，因此，需要将 应变片的位置尽可能的放置于悬臂梁的上表面，以减小误差。为了测量微小形变，需用较高精度的仪器，以使测量结果尽可能精确；并且采取多次测量求平均数的 方法，减小实验误差。1、试分析实验中同一载荷下，半桥联接相对于单臂和全桥接法的仪器输出有什么不同 为什么？2、单臂测量时如试件温度升高，仪器的输出（指针）如何变化？说明变化的原因。1、试分析实验中同一载;荷下；桥接汰相对二单臂和全桥接弦的仗.器输吕有什么甲同？半桥接法时,仪器输出是单皆接法仪器输出的2倍,是全桥接法仪器输出的12单皆您法时U 口一二冬U,平济EU- = 1 U；.全桥Uc- = U .同日t由上囹数 TOC o 1-5 h z 4 R2 RR据可以看出,每对应一个负荷时,半桥接法时的仪:器输出是单臂时的工倍,全桥的m2、单督测量时若试件温度升高，仪器输出（指针）如何变化?说明变化的原因。仰器斌出.傍殍大.当试件目试件湿专高日寸，瑜出凡压小_厂竺1当汁 R R ）试件电阻，而本实验输出的是应变片的应m旬十署+譬若试件温度升A I?x T高时