机械工程测试实验报告

机械工程测试技术

实验指导书

学院：机械与动力工程学院

专业：车辆工程

班级：11010141

学号：1101014125

姓名：***

实验一用应变仪测量电阻应变片的灵敏度

一实验目的

1、掌握在静载荷下使用电阻应变仪测量方法；

2、掌握桥路连接和电阻应变仪工作原理；

3、了解影响测量误差产生的因素。

二、实验仪器及设备

等强度梁编号；天平秤；砝码；yd-15型动态电阻应变仪；

游标卡尺；千分尺（0〜25伽）；DY-15型直流24伏电源；

三、实验原理

电测法的基本原理是：将电阻应变片粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变片随着构件一起变形（△ L/L ）,应变片的电阻值将发生相应的变化，通过电阻应变仪，可测量出应变片中电阻值的变化（△ R/R）,并换算成应变值，或输出

与应变成正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应变或应力值。电阻应变片的灵敏度是构件单位应变所引起应变片电阻值的变化量，用K来表示，

R/R -R/R

K= =

■ L/L；

yd-15动态电阻应变仪主要技术参数

1、测量点数：4点 8 点

2、测量范围：10000微应变

3、标定应变：50， 100， 300， 1000， 3000微应变，标定误差不超过

1%最小1微应变

4、灵敏系数：k=2.00

5、灵敏度：0.25mA/卩£（12 Q及2Q负载）

0.093 5mA/ 卩 & （16 Q 负载）

0.025mA/卩 & （20 Q 负载）

0.01mA/卩£ （50 Q 负载）

0.01伏/卩£ （1k负载）

6、电阻应变片：按120Q设计，100〜600Q可用。

7、线性输出范围：0 30mA（12Q及2Q负载）

0 1伏（1k 负载）

8振幅特性误差： 低阻输出不超过 1%

电压输出不超过

2%

9、工作频率范围： 0〜1500hz

10、频率特性误差 :低阻输出不超过

6%

电压输出不超过

10

11、电桥电源：10kc ，标称电压3伏

12、 电阻平衡范围：不小于 0.6 Q （指120Q 应变片） 13、 衰减误差：1, 3, 10, 30, 100五档，误差不超过 2%

14、 电容平衡范围：不小于 2000pf （包括电桥盒内1000pf ）

15、 稳定性：预热1小时后，零点漂移：不超过5微应变/2小时，灵敏度变化: 不超过1%/半小时

yd-15动态电阻应变仪工作原理框图

影响测量误差产生的因素

电阻应变片的灵敏系数K 的变化，主要是由于温度和湿度的变化引起的。对大 多数敏感材料的灵敏系数是随着工作温度的升高和湿度的增大而不断减小的，只有 康铜等少数合金的灵敏系数会增大。粘结剂和基底材料传递应变的能力随工作温度 的升高也逐渐下降。所以工作温度越高，湿度越大，灵敏系数

K 值的下降就越快，

分散性将会越大。另外，电阻丝受力后其电阻率也会发生变化，从而引起

K 值的变

化。所以在测量时应尽可能保持标定灵敏系数 K 时的工作环境，从而减小由于工作 环境的变化所产生的测量误差

应变片的绝缘电阻是指已安装的应变片的敏感栅及引线与被测试件之间的电阻 值。应变

JL

R1

电

——: -----------

振荡器

桥

T_

相敏

滤波器

［数字

检波器

~电压表

片被安装在试件表面之后，其绝缘电阻的下降将使测量系统的灵敏度降低，使应变仪的指示应变产生误差，另外也使测量系统产生零点漂移。经计算、实验表明：

工作环境温度越高，湿度越大，灵敏系数下降越快；

电桥非线性对测试结果的影响是很微小的；

(3)测量导线所带来的误差与其长度成正比例；

(4)绝缘电阻越高，稳定性越好，误差越小。

四、实验方法和步骤

1、将电缆焊接到等强度梁的电阻应变片上，用单臂电桥式接入电桥盒，如下图。工作中只有一个桥臂电阻随着被测量的变化而变化，设改电阻为 R1,产生的电阻变化量为△ R,用万用表检查AB问电阻及BC问阻值,两阻值之差应小子0.5 Q ,用电烙铁将连接导线焊接到对应的 A,B,C,焊点。为减小干扰，要求屏蔽层(金属网)必须接B

式中,Uo为输出电压，&为应变值，ue为供桥电压，Uo和&可从分析仪中直接读出，ue在应变仪中读出，K为实验所求。

2、将应变仪预调平衡

(1)准备：正确接桥无误后，打开电源开关；

(2)基零调节：这时衰减开关在“ 0”位置上，电桥的初始不平衡亦被衰减至

零，即放大器无信号输出；

(3) 平衡调节：开始调节平衡时，衰减开关从 0拨至100处，电表指针偏转， 说明电桥初始不平衡，调节电阻平衡电位器R,电容平衡电位器C,使电表指针指到 中心位置，然后在衰减至30、10、3、1各档重复上述过程，最后电表指零，表明电 桥平衡。

3、 将应变仪标定档拨至适当衰减档。

4、 在等强度梁上加砝码使应变仪再次平衡。

5、 在天平上称出砝码重量，并计算等强度梁的实际应变值。

6、 计算电阻应变片的实际灵敏度。 M=PL d =M/w

W=bh 2

/6

£

= /E

式中：M k 弯矩 L — P 力至应变片中心距离 d —弯曲应力

b-等强度梁贴应变片处的宽度

h -等强度梁贴应变片处的厚度

& —实际应变值 W —抗弯截面模量 E —弹性模量E=2.1*106kgf/cm2

五. 数据处理与分析

U e 一 2v w = 0.5mv/u 名 U ° 一 256mv

六. 实验结果

1、 由实验结果可知，悬臂梁因受力而发生形变，并且悬臂的上边要比悬臂的下 边发生变形更为明显，因此在此试验中应变片选用正(手拉)应变片较好，试验效 果更为明显，相对地减少了误差。

2、 在试验中，电压表的示数会有跳动，这会影响实验结果，因此选用一个较为 稳定的数或平均值。 提高灵敏度的方法 1. 提高桥压。 2. 提高应变片的阻值。 3. 改用双臂或全桥接法

4U 0

U e

U 0 U e K

4