压力传感器和弹性模量的测量wsh资料.pptVIP

电阻应变片压力传感器特性及应用 1.了解和研究压力传感器的特性及其应用。 2.理解非平衡电桥电路原理。 3.设计电子称原理。 实 验 目 的 工 作 原 理 ◆ 弹性形变 当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的形变 ◆ 范氏形变 外力较大，撤除外力后物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变。 ◆ 压力传感器（电阻应变片） 基于“应变效应”：导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械形变时，其电阻值相应发生变化的现象。 金属电阻应变片 压力传感器 通常由弹性元件上 粘贴电阻应变片构成 当横梁受到载荷F的作用时，R1和R3 增大， R2和R4 减小 测 量 电 路 1、非平衡电桥 ● 电桥输出电压U0为： 非平衡电桥原理 有载荷的非平衡电桥 假设ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4＝ΔR，则有 2、电阻的变化与电 压的关系 3、压力传感器的灵敏度S 灵敏度：传感器在静态工作条件下单位压力所产生的输出电压，称为静态灵敏度。 自搭电路。 2. 选择两个电源电压值测量压力传感器的灵敏度S。 3. 利用上述实验原理称量物体的重量。 实 验 步 骤 液压拉伸法测量弹性模量 实 验 目 的 了解弹性模量的物理概念，掌握其测量原理和方法。 学会用光杠杆测量微小伸长量的方法。 1、弹性模量（Elastic Modulus） ◆定义：在弹性限度内，材料所受应力（如拉伸、压缩、弯曲和扭曲等）和所产生的相应应变成正比例关系，其比例系数称为弹性模量。 ◆特点：弹性模量是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。 ◆测量方法：拉伸法、梁的弯曲法、振动法等等，本实验采用拉伸法测定弹性模量。 实 验 原 理 2、钢丝的弹性模量（杨氏模量） 设钢丝的原长为L，横截面积为S，当在长度方向施加外力F时，其伸长(或缩短)ΔL 。 根据胡克定律，在弹性限度内，单位面积上的垂直作用力F/S（正应力）与金属丝的相对伸长ΔL/L（线应变）成正比，即 3、钢丝弹性模量的测量 测量原理：利用光杠杆放大原理测量钢丝的弹性模量。 3、钢丝弹性模量的测量 测量装置示意图 测量原理：利用光杠杆放大原理测量钢丝的弹性模量 光杠杆放大原理示意图 实 验 内 容 1. 调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋H，使支架铅直。 2.调节光杠杆装置。 （1）粗调 ：调整两平面镜与望远镜在同一高度。 调整两平面镜的倾角及望远镜方位，使得从 望远镜上方看去，能在光杠杆反射镜中看到调节反射镜像中直尺的像。 （2）细调 ：调整望远镜 3. 测量. 注 意 事 项 调好光杠杆和镜尺组构成的光路后，在测量过程中不能再动； 应缓慢增加压力，加力停之后拉力会有微小变化，0.5-1分钟内压力变化最缓慢，适宜测量； 测量结束后，必须将压力减小至0附近，即液压螺旋杆旋至最外方可关闭电源。 * 主要结论：电桥输出的不平衡电压U0是和电阻的变化ΔR 成正比的，这就是不平衡电桥的工作原理。显然测量出U0的大小即可反映外力F的大小；另外，若要获得较大输出电压U0 ，可以采用较高的电源电压E即可；同时也说明电源电压不稳定将给测量结果带来误差，因此电源电压一定要稳定。 * * * 主要结论：电桥输出的不平衡电压U0是和电阻的变化ΔR 成正比的，这就是不平衡电桥的工作原理。显然测量出U0的大小即可反映外力F的大小；另外，若要获得较大输出电压U0 ，可以采用较高的电源电压E即可；同时也说明电源电压不稳定将给测量结果带来误差，因此电源电压一定要稳定。 * *