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课 程 设 计 说 明 书 学生姓名: 胡占北 学 号: 1015070313 学 院: 机械工程学院 班 级: 机械103班 题 目: 测量桥梁应力传感器 指导教师: 陈国君 职称: 教授 2014年 1月9日 测量桥梁应力传感器 目 录 一、设计思路、步骤................................................................2 二、传感器的技术参数............................................................2 三、传感器的结构设计和工作条件........................................3 四、测量电路原理分析及设计................................................4 1、电桥电路原理.............................................................................4 2、转换电路和信号放大电路..........................................................4 3、电桥转换电路.............................................................................5 4、电桥放大电路各元件参数及其输出电压的计算.....................5 五、传感器检测误差分析........................................................6 六、压力传感器在现代桥梁中的应用分析................................7 七、总结与心得........................................................................7 八、任务分配............................................................................8 参考文献...................................................................................8 一、设计思路、步骤 (一)方案内容: 假设某柱形公路桥长为500米,现在用多台测量应力传感器进行静载实验,从而确定此桥梁的承载能力和工程的可靠性。 (二)步骤: 1、首先将此段桥梁平均分成五段,每段为一百米; 2、选取每段桥梁的中心点为布置测点,并粘上测量桥梁应力传感器的应变片,应变测量的传感器是电栅尺寸为50×100mm的长标距电阻应变片;具体布置如下图: (此图为抽象出来的桥面,应变片对称均匀分布在桥底面上) 3、将所有测点合理的连接到静应变仪上,打开一起预热,用USB线连上装好相关软件的电脑上; 4、打开软件,设置好各项参数后进行平衡,清零采样; 5、本实验采用30t的三周加载汽车进行加载,车辆加速选用中载和偏载两种方式,即相对车道中心线对称布置3列车以及偏一侧靠近防护栏布置3列车,根据不同的工况进行逐次采样; (三)结果分析:将测试数据导出进行分析,从而验证桥梁结构强度,并根据相关标准评价其在设计使用荷载下的工作性能。 二、传感器的技术参数 参数 最小值 典型值 最大值 单位 测量范围 -2—+2 -13-+13 g 零点偏置 2.45 2.5 2.55 V 零点温漂 -1.0-+1.0 mg/度 灵敏度 -2-+2g 970 1000 1030 mv/g -5-+5g 度 400 415 -10-+10g 193 200 207 -13-+13g 145 150 155 灵敏度温漂 -0.01-+0.01 %/度 零点偏差误差比率 -0.2-+0.2(XY) % 灵敏度误差比率 -1.6-+1.6(XY) % 非线性 0.1 %FS 横轴灵敏度 2.0 % 带宽(-3dB) 800 Hz 噪声 100 ug/Hz 体积 长*宽*高:33*33*14 mm 三、传感器的结构设计和工作条件 1、结构设计 (1)应变式传感器 设有一根长度为L的,截面积为S,电阻率为ρ的金属丝,在未受力时,原始电阻为: R=ρ 当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时,将伸长ΔL,横
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