悬臂梁式传感器的简易测试
悬臂梁压力传感器 测量电路设计
悬臂梁压力传感器测量电路设计引言悬臂梁压力传感器是一种常见的传感器，用于测量压力和负荷。
它通常由悬臂梁和测量电路组成。
本文将重点介绍悬臂梁压力传感器的测量电路设计。
悬臂梁原理悬臂梁压力传感器的基本工作原理是利用悬臂梁在受到外力作用时产生的位移来测量压力。
当外力作用于悬臂梁上时，悬臂梁会产生弯曲变形，这个变形量与外力的大小成正比。
测量电路通过检测悬臂梁的位移量来推导出外力大小。
测量电路设计1. 悬臂梁传感器首先，我们需要选择合适的悬臂梁传感器。
悬臂梁传感器通常由弹簧材料制成，具有良好的弹性和机械特性。
选择合适的悬臂梁传感器非常重要，需要考虑测量范围、灵敏度、稳定性等因素。
2. 桥式电路悬臂梁传感器通常使用桥式电路进行测量。
桥式电路包括四个电阻和一个悬臂梁传感器。
电阻分为两组，分别串联在两侧，悬臂梁传感器连接在两组电阻之间。
当悬臂梁受到外力后产生位移时，桥式电路会产生一个不平衡的电压信号，这个信号与外力大小成正比。
3. 运放放大器为了放大桥式电路产生的微弱信号，通常需要使用运放放大器。
运放放大器具有高增益、低噪声和高输入阻抗等特性，非常适合悬臂梁压力传感器的应用。
运放放大器的输入端连接桥式电路的输出，输出端连接到模数转换器或其他的信号处理电路。
4. 滤波电路由于环境噪声等因素的存在，桥式电路可能会受到一些干扰。
为了减少这些干扰对测量结果的影响，可以加入滤波电路。
滤波电路可以通过选择合适的滤波器类型和参数来减小噪声和干扰信号。
结论悬臂梁压力传感器的测量电路设计是实现准确测量压力和负荷的关键。
本文介绍了悬臂梁压力传感器的原理，并详细介绍了测量电路的设计要点，包括悬臂梁传感器选择、桥式电路、运放放大器和滤波电路。
通过合理设计和调试，可以获得准确、稳定的测量结果，满足实际应用需求。
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实验四 悬臂梁动应变的测定
实验四悬臂梁动应变的测定
一：实验目的
熟悉DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪，掌握悬臂梁动应变的测量方法
二：实验设备及仪表
（1）DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪；
（2）扭转悬臂梁；
（3）待测电阻应变片。
三：实验方法
（1）在扭转悬臂梁上沿轴向准确贴好应变片。
（2）用半桥梁将应变片接入DH3817动态电阻应变仪
ε计（梁的材料（3）给梁逐级加砝码，使梁振动，由给梁所加重量换算出已知应变
弹性模量已知）；
ε仪记入表格。
（4）由应变仪测取每级荷载下的应变值
四：实验数据处理
h=7mm l=280mm b=28mm G=210GPa
五：结论
通过该实验掌握了DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪的使用方法，熟悉了实验
过程，为下面实验的动态分析打下了良好的实验基础。
悬臂梁实验报告
悬臂梁实验报告实验目的本实验旨在通过对悬臂梁的实验研究，探究其在不同条件下的变形和破坏情况，了解悬臂梁的受力特性以及工程中的应用。
实验原理悬臂梁是一种常见的结构形式，其上部只有一个端点支撑，另一端悬挑出来。
在实验中，我们通过在悬臂梁上加载，观察悬臂梁的变形和破坏情况，从而探究其受力特性。
悬臂梁的受力分析可以基于弹性力学的理论进行，根据悬臂梁的几何形状和材料特性，可以通过静力学的原理计算出悬臂梁在不同位置的应力和位移。
在实验中，我们使用悬臂梁测力传感器，可以实时监测悬臂梁上的应力和变形情况。
实验装置与步骤实验装置包括悬臂梁、加载装置和测量仪器等。
具体的实验步骤如下：1.调整加载装置使其稳固地连接到悬臂梁上；2.使用测力传感器测量悬臂梁的初始载荷；3.逐步增加载荷，记录悬臂梁的变形情况；4.当载荷接近悬臂梁的破坏载荷时，停止加载，并记录破坏载荷；5.对实验数据进行处理和分析。
结果与讨论在实验中，我们记录了不同载荷下悬臂梁的变形情况，得出如下结果：载荷（N）变形（mm）100 0.2200 0.6300 1.2400 2.0500 3.0600 4.5从实验数据可以看出，随着载荷的增加，悬臂梁的变形也逐渐增大。
在低载荷下，悬臂梁的变形比较小，呈线性关系。
随着载荷的增加到一定程度，悬臂梁的变形开始非线性增加，并且出现明显的弯曲变形。
当载荷达到约600N时，悬臂梁发生破坏。
在破坏前，悬臂梁表现出明显的弯曲变形，并且载荷与变形呈现非线性关系。
破坏时，悬臂梁发生断裂，载荷突然下降。
通过对实验数据的分析，我们可以得出悬臂梁的一些特性。
首先，悬臂梁的承载能力随着载荷的增加而增加。
其次，随着载荷的增大，悬臂梁的变形逐渐增大，并呈现出非线性的关系。
最后，悬臂梁在破坏前会发生明显的弯曲变形，载荷与变形呈现非线性关系。
结论本实验通过对悬臂梁的实验研究，得出了一系列结论。
悬臂梁在受力时会发生变形，随着载荷的增加，悬臂梁的变形逐渐增大。
悬臂梁实验报告
实验报告
实验名称：悬臂梁固有频率测试
实验目的：
1)熟悉基于Labview的数据采集过程
2)掌握时频域的信号分析
实验仪器设备：
1)悬臂梁实验模型：钢尺（宽：mm，厚：mm）；涡流传感器；前置放大电路及电源
2)数据采集卡，计算机，示波器，改锥等
3)基于Labview的数据采集程序及分析程序
实验过程：
1)准备工作：接好涡流传感器，加合适激励观察示波器输出波形；连接采样系统的硬件部分后，应用计算机中的采集程序观测输出波形是否正常。
2)调节悬臂梁实验模型即钢尺的长度（20cm，24cm，28cm），三个不同长度上加入两种激励方式（冲激、阶跃），应用采集系统采集两种激励方式下的涡流传感器输出数据，存储。
冲激：应用改锥敲击实现；阶跃：应用手按动实现。
3)应用数据分析软件进行数据分析。
实验结果及分析：
1)不同长度不同激励方式下采集的数据如下：
图a1钢尺长度：20cm，改锥敲击
图a2钢尺长度：20cm，手按动
图b1钢尺长度：24cm，改锥敲击
图b2钢尺长度：24cm，手按动
图c1钢尺长度：28cm，改锥敲击
图c2钢尺长度：28cm，手按动
2)数据分析及思考
思考题：
1)总结在实验和数据处理操作时需要注意的问题？
2)不同激励方式造成测试结果的误差有多大？哪种最好？
3)在上面实验中，最高能够找到第几阶固有频率？
4)比较悬臂梁频率测量的理论值和实验值，分析误差及来源？
5)查找一篇相关文献，该文献的测试对象以悬臂梁为原型，简要总结它的测试方案。
悬臂梁振动参数测试实验
悬臂梁振动参数测试实验悬臂梁是一种常见的结构，广泛应用于工程领域。
在实际应用中，悬臂梁的振动参数对结构的稳定性和性能有重要影响。
因此，进行悬臂梁振动参数测试实验具有重要意义。
悬臂梁的振动参数主要包括自然频率、阻尼比和模态形态等。
自然频率是指悬臂梁在无外界力作用下固有振动的频率。
阻尼比是描述悬臂梁振动衰减速度的参数。
模态形态是指悬臂梁不同振型下的振动特征。
悬臂梁的振动参数测试实验可以通过使用加速度传感器和激励源等测量设备进行。
实验流程如下：首先，确定悬臂梁的几何尺寸和材料参数。
将悬臂梁固定在实验平台上，并保证其支座位置与实际使用条件相同。
接下来，以悬臂梁的自然频率为目标进行实验。
采用激励源施加不同频率的激励信号，并通过加速度传感器测量相应的振动响应。
利用悬臂梁的振幅-频率响应曲线，可以得到悬臂梁的自然频率。
然后，以阻尼比为目标进行实验。
在悬臂梁上施加周期性激励信号，在加速度传感器的测量下获取悬臂梁的振动响应。
利用悬臂梁的振幅-时间曲线，可以计算出悬臂梁的阻尼比。
最后，以模态形态为目标进行实验。
通过在悬臂梁不同位置施加冲击或连续激励信号，可以观察到悬臂梁的振动模态。
利用高速摄像机或激光干涉仪等设备，可以记录下悬臂梁不同振型的形态，从而得到悬臂梁的模态形态。
实验完成后，可以对悬臂梁的振动参数进行分析和评价。
如果实测值与设计值或理论值相符，则说明实验结果准确可靠；如果存在较大偏差，则可能需要重新检查实验方法或设计参数。
总之，悬臂梁振动参数测试实验是一个关键的工程实验，可以用于评估和改进悬臂梁的振动性能。
通过合理设计实验方案和选用合适的测量设备，可以得到准确的振动参数，为悬臂梁的设计和应用提供有力支持。
(参考资料)悬臂梁振动参数测试实验
fn
≈ 45.3Hz
>
f 时
≈ 41.56Hz
误差产生的原因有多方面，分析如
a)实验仪器存在误差 本实验采用的是 速度计作 传感器，由于长时间使
用，传感器没有经过重新标定和校 ，固定端 牢固，或是固定 没放 整，
都有 能导致振动信号采集时产生误差，使得采集信号波形在周期 幅值和相位
方面存在一定的偏差，进而影响到实验结果 外，振动信号分析软件的设置偏
程度 涉和影响振动信号采集的质量，从而影响到分析结果的准备性
式中 E ——梁的弹性模量 I0 ——梁横截面惯性矩 L ——悬臂梁长度 S ——梁的横截面积 A ——振型常数 A = 3.52 一阶 ρ ——梁材料单位体积质量
五 悬臂梁振动参数的测试
图 1 实验测试悬臂梁
图 2 测试实验 场
1.用时域波形曲线确定梁的ωn 和ξ 由实验测量信号分析软件如 图 3 所示
2
理论 式计算结果相比较，分析误差产生的原因
本振动实验中，选用的悬臂梁材料 45#钢， 物理尺 参数如
L ——悬臂梁长度，L=23.2cm
B——悬臂梁宽度，B=3cm H——悬臂梁厚度，H=0.3cm
S ——梁的横截面积 E ——梁的弹性模量，E=200GPa I0 ——梁横截面惯性矩， I0 = B ⋅ H 3 / 12 A ——振型常数， A = 3.52 一阶 ρ ——梁材料单位体积质量，7.89ｘ103kg/m3
将以 各参数代入 式，计算得
fn
=
A 2π L2
EI0 (HZ ) = 3.52
ρS
2π × 0.2322
200×109 × 0.03× 0.0033
12
= 45.383(Hz)
传感器测量悬臂梁挠度
涡流作用原理
如上图所示，如果把一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通以正弦 交变电流 时，线圈的周围空间就产生了正弦交变磁场 ，处于此交变磁场中的金 属导体内就会产生涡流 ，此涡流也将产生交变磁场，其方向与的 方向相反。由 于磁场的作用，涡流要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化。
可以看出，线圈与金属导体之间存在着磁性联系。若把导体形象地看作一 个短路线圈，其间的关系可用图中所示的电路来表示。线圈与金属导体之间可 以定义一个互感系数M ，它将随着间距 的减少而增大
l
电阻应变片传感器原理
x
l
F
R1 R4
等截面悬臂梁距离固定端x 处顺 着 l 的方向上粘贴R1 R2 R3 R4 电阻 应变片，此时R1 R4 受拉，R2 R3 受压，两者发生极性相反的等量
应变，将这些应变片连成差动电
桥，粘贴应变片处的应变为：
x
6F(l x) EAh
R2 R3
A为梁的横截面积，h为梁的厚度
根据基尔霍夫电压定律，可列出方程
解之得
可以看出线圈受到金属导体影响后的等效阻抗为
等效电阻、电感分别为
在等效电感中，第一项 L1与磁效应有关。若金属导体为非磁性材料， L1就是空 心线圈的电感。当金属导体是磁性材料时， L1将增大，而且随着 X的变化而变化。 第二项与涡流效应有关，涡流引起的反磁场 H2将使电感减小， X越小，电感减小 的程度就越大。
• 测量原理：
简化电容：
其中一个电容器C1的电容随位移∆d增加时，另一个电容器C2的电容则减小， 差动电容器的总电容变化为：
C C 1 C 2d 0 0 S dd 0 0 S d 2 C 0 d d 01 1 dd 0 2
悬臂梁实验
悬臂梁弯曲正应力测定实验一、实验目的测定悬臂梁承受纯弯曲时的应力，并与理论计算结果进行比较，以验证应力公式。
掌握用电阻应变片测量应力的原理及其方法。
二、实验仪器应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、+10V 电源、万用表（自备）。
三、实验原理金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，为了测量构件上某点沿某一方向的应变，在构件未受力前，将应变片贴在测点处，使应变片的长度L 沿着指定的方向。
构件受力变形后，粘贴在构件上的应变片随测点处的材料一起变形，应变片的原来电阻R 改变为R+△R （若为拉应变，电阻丝长度伸长，横截面面积减小，电阻增加）。
由实验得知，单位电阻的改变量△R/R 与应变ε成正比，即=R S Rε∆ S 称为应变片的灵敏系数，它和电阻丝的材料及丝的绕制形式有关。
S 值在应变片出厂时由厂方标出，一般S 值为2左右。
图1 实验平台示意图本实验平台如图1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
这些应变片将应变变化转换为电阻的变化，将应变片接入直流电桥中，通过电桥将电阻变化转换为电压变化，进而可以通过测量电压的变化测量应变。
应变片在电桥中有3中基本线路连接，单臂连接（一个应变片）、半桥连接（两个臂为应变片）、全桥连接（四个全是应变片）。
电桥一般采用等臂连接，即应变片不受力时，电桥中的电阻值相同，电桥平衡。
不同的连接方式灵敏度不同，输出电压与电阻变化及应变之间的关系为： 单臂：011=44I I R U U U S R ε∆=半桥：14014111=422I I I R R R U U U U S R R R ε⎛⎫∆∆∆=-= ⎪⎝⎭ 全桥：3124012341=4I I I R R R R R U U U U S R R R R R ε⎛⎫∆∆∆∆∆=-+-= ⎪⎝⎭ 由上述可知，全桥灵敏度最高，并且可以补偿非待测载荷应力的干扰及温度补偿的作用。
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悬臂梁式传感器的简易测试
.38.
本溪钢铁公司
今年,本公司两台动态轨道衡进行大修,
其审的ZTA一20t悬臂梁式传感器也需要检
定.公司自备有EEG一30型标准测力机,却
没有配套的专用装置对传感器进行检测联
系外单位,因无专用底座,检定也无法进行
在这种情况下,经过研究,我们采取了两
只传感器背靠背紧固成一体送测力机测试的
办法{见下图J.由于两只传感器互为底座,
就不再霈要另怍专用固定装置了.测力机施
加负荷时,两只传感器压头受到的力大小相
等.方向相反,所以,只要使用两块标准指示
仪表,就可以同时完成两只传感器负.一特性
的拉定由于当时只有一块表,我们只好用
把加,减负荷次数加倍的办珐逐个进行检
定
悬臂粱式传缩器衙岛覆I试图
1一压头2一铡力机压盘3一限位套
4一疆丝5一传感器6一螺桂7一电缆
具体实施时,要作好以下几项工作:
①在测力机下,上压盘上各加装一个限
位套.以保持传感器压头在测试过程中不产
q:滑移限位套与压盘,限位套与压头之间
哆TH7J5
均采用间隙配合,上限位套与压盘问加顶丝定位.
②用高强度螺栓将两只传感器连结紧固在
一
起.操作过程中要注意,两压头要保持在同
一
中心线上.
③测力机测试时,需在传感器固定端加装
保护托架或吊架,用于防止不测时发生摔坏传感器,砸坏测力机或其它事故保护架可因地
制宜制作,但不要让其对正常测试中的传感器产生干扰力.
采用上述办法,我们圆满完成了两台轨道
衡的传感器的检定任务,免去了送外检测的操劳与花费,开拓了测力机的业务,同时也保证了大修工期.
由此方法也可以引伸出另一种检测方法
——
比较法,即:将一只标准传感器与一只被检
传感器紧固在一起,置于适当加力装置中,加, 减负荷,比较两者的输出信号,即可判断被测传感器的性能.在投有标准测力机的情况下,采用比较法检测,不失为上策.测试精度主要取决于标准传感器的精度等级.根据不同的检测目标,选择相应等级的标准传感器,就可以得蓟满意的测量结果.
作者通讯地址:辽宁省丰溴市平山区广裕路
邮政墙码:l17021)
～孥。