应变片课程设计

自动检测实验指导书实验一 电阻应变片性能测试及应用一、实验目的：1． 观察了解应变片的结构及粘贴方式。

2． 测试应变梁变形的应变输出，比较各桥路间的输出关系。

二、实验原理：应变片是最常用的测力传感元件。

当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。

通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R R R ∆=∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，RR R Δ4=∑。

由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。

三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g ）、实验装置9000型（数显表、±15V 电源、±4V 电源）、万用表(自备)。

四、实验步骤：（一） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验1、观察应变片。

根据图1,应变式传感器已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。

2、实验模板放大电路调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)，完毕关闭主控箱电源。

《传感器与检测技术课程设计报告》课题名称：基于电阻应变片的数字电子称设计专业：电气工程及其自动化班级：11电气（2）班学生姓名：陈腾奎学号：110701203同组人员：贝兆康，陈俊峰指导教师 :王定庚2014 年6月目录摘要 (2)第1章绪论 (3)1.1 设计要求 (3)1.2设计方案 (3)2、系统模块的设计 (4)2.1 测量模块设计 (4)2.1.1电阻应变式传感器的组成及原理 (4)2.1.2电阻应变式传感器的测量电路 (4)2.2差动放大模块的具体设计 (5)2.3飞思卡尔S12X微控制器 (6)2.3.1 MC9S12XS128单片机最小系统介绍 (6)2.3.2 MC9S12XS128引脚图 (6)2.4 上位机Visual Scope数据显示 (7)3.程序设计 (8)3.1主程序流程图 (8)3.2 主程序 (9)4参考资料..........................................................................................................................................摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。

电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，通过MC9S12XS128 A/D转换把接收到的模拟信号转换成数字信号，最后由上位机Visual Scope显示数据。

这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。

关键字：电子秤、电子应变片、MC9S12XS128，上位机Visual Scope第1章绪论本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。

电子秤是由电阻应变片，测量电路，差动放大电路，A/D转换，上位机Visual Scope组成。

其中电阻应变片是重中之重。

电阻应变片课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电阻应变片的工作原理及其在传感器中的应用。

2. 学生能掌握电阻应变片的构造、特性及影响其准确度的因素。

3. 学生能够描述电阻应变片在不同物理量测量中的应用场景。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确连接并操作电阻应变片进行简单的物理量测量。

2. 学生通过实验和数据分析，能够解决与电阻应变片相关的实际问题，培养动手能力和问题解决能力。

3. 学生能够设计简单的电路，将电阻应变片的信号转换为可读数据，提升创新设计和实际应用能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，能够培养对物理实验和传感器技术的兴趣，增强探索科学的积极性。

2. 学生在小组合作中，能够培养团队协作精神，尊重他人意见，提升沟通表达能力。

3. 学生能够认识到科技发展对社会进步的重要性，培养社会责任感和创新精神。

课程性质：本课程为实践性较强的物理选修课程，旨在通过理论与实验相结合的方式，帮助学生深入理解电阻应变片相关知识。

学生特点：学生为高中生，具备一定的物理基础和实验操作能力，对新技术和新知识有较高的好奇心。

教学要求：课程注重理论联系实际，鼓励学生动手实践，通过小组讨论和实验报告等形式，培养学生的自主学习能力和科学思维。

教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- 电阻应变片的定义、工作原理及其在传感器中的应用。

- 电阻应变片的构造、材料特性、灵敏度、影响准确度的因素。

- 电阻应变片在不同物理量测量中的应用案例分析。

2. 实践操作：- 电阻应变片的安装、连接及使用方法。

- 设计简单的电路，实现电阻应变片信号的转换与读取。

- 小组合作进行物理量测量实验，记录和分析数据。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍电阻应变片的基础知识，包括定义、工作原理和应用。

- 第二课时：学习电阻应变片的构造、材料特性和灵敏度，分析影响准确度的因素。

动态应变测试课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解动态应变的基本概念，掌握其测量原理和计算方法。

2. 学生能描述动态应变测试在工程领域的应用，并列举至少三种实际案例。

3. 学生能掌握动态应变测试设备的使用方法和操作步骤。

技能目标：1. 学生能运用动态应变测试设备进行实际测量，并能正确处理数据，得出有效结论。

2. 学生能分析动态应变测试结果，发现并解决实际问题。

3. 学生能通过小组合作，进行动态应变测试实验，提高实验操作能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能认识到动态应变测试在工程领域的重要性和实际意义，增强对工程技术的兴趣和热情。

2. 学生能在动态应变测试实践中，培养严谨、求实的科学态度，提高探究精神和问题解决能力。

3. 学生能通过课程学习，增强环保意识，认识到工程技术在可持续发展中的作用。

课程性质分析：本课程为实验实践课程，旨在让学生在实际操作中掌握动态应变测试的基本知识和技能。

学生特点分析：学生处于高中年级，具有一定的物理基础和实验操作能力，对新技术和新知识充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手操作能力和问题解决能力的培养。

通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在课程学习中获得全面、实用的知识和技能。

二、教学内容1. 动态应变基本概念：介绍动态应变的概念、分类及其与静态应变的区别。

教材章节：第二章第三节2. 动态应变测量原理：讲解动态应变测量的基本原理，包括应变片的原理、桥路电路等。

教材章节：第二章第四节3. 动态应变测试设备：介绍动态应变测试设备的组成、功能及使用方法。

教材章节：第三章第一节4. 动态应变测试操作步骤：详细讲解动态应变测试的操作步骤，包括设备准备、参数设置、数据采集等。

教材章节：第三章第二节5. 动态应变数据分析：介绍动态应变数据的处理方法和分析方法，以及常见问题的解决方法。

教材章节：第三章第三节6. 动态应变测试应用案例：列举并分析动态应变测试在实际工程中的应用案例。

实验一应变片实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。

二、基本原理：1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。

对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1—2）由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。

2、测量电路为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。

电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。

基本电路如图1—2（a）、（b）、（c）所示。

（a）单臂（b）半桥（c）全桥图1—2 应变片测量电路（a）、单臂Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E 设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。

则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E(b)、双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)Kε E(C)、全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝Kε E6、箔式应变片单臂电桥实验原理图图1—3 应变片单臂电桥实验原理图图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。

AT89C51简介 (17)1、2、背景介绍质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。

秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科技发展的必然规律。

低成本、高智能的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。

60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，衡器技术在不断进步和提高。

从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤电子秤是日常生活中常用的衡量器件，广泛应用于超市、大中型商场。

电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。

相比于传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点。

我们所要研究的任务是：基于应变片的电子秤设计，称重范围0～10Kg,满量程量误差不大于 0.005Kg，同时具有自动去皮计算物重，并能计价，具有键盘、显示功能。

3、方案设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。

输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。

放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。

我们的设计原则是：采用模块化的设计方法，各模块、部分也尽量应用集成芯片，这样及保证了精度有可使设计简单化。

按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。

其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。

转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。

电子秤模块设计图2.1、传感器的选择传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器由敏感元件和转换元件组成。

其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。

题目：应变片课程设计悬臂梁的应力测试一、力学篇应变实验课程设计细则 ------------------- 2二、实验器材 ------------------------------------- 3三、实验预想步骤 --------------------------------- 3四、实验操作步 ----------------------------------- 4五、实验数据及分析 ------------------------------- 8六、电阻应变片的选择 ----------------------------- 8七、电阻应变片的粘贴工艺 ------------------------ 18八、实验心得 ------------------------------------ 20前言应变式传感器可以用来检测：位移压力力矩应变温度湿度光强辐射热加速度液体流量等物理参数。

目前是国内外应用量最为广泛的一种传感器，它在世界上占各类传感器80%以上。

本次课程设计根据实验室条件和应变式传感器的特点，从应变片粘贴工艺要求设计机械结构测点布置应变片电源电路应变片补偿电路检测误差分析构建圆筒偏载试验等为题，使学生从简单受力结构分析入手，运用计算机模拟软件确定测点布置，结合动手具体粘贴应变片，对应变片实测数据校准整定；从而完成一个完整的测试工作。

一、任务设计与要求1 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析简支梁受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；2 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析悬臂梁受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；3 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析传动轴受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；以上力学分析，结构分析需回答并完成以下问题：（1）应变片的种类及选取问题；（2）每位学生需要利用AUTOCAD绘制一副应变片的2D图；（3）运用proE或其它软件绘制测试对象3D图；（4）运用力学理论分析其受力情况；（5）将3D图导入ansys分析软件进行仿真分析；（6）并运用应变片粘贴工艺知识，选取相应的粘合剂；（7）完成相应的应变片粘贴过程，并进行粘贴质量检查；（8）导线的连接与固定，并对粘贴后的应变片进行标定；（9）布线和组桥方法，多个应变片误差的计算；（10）根据上述测试过程，针对起重机电机传动选取国内外标准传感器，构建实验，并注明相应的参数选取原因。

课程 传感器原理及应用 学号 姓名 成绩 实验名称 实验一 单臂、半桥、全桥应变片特性实验 一、实验目的：了解电阻应变片的应变效应；比较单臂、半桥、全桥应变片的灵敏度；掌握数据处理的方法。

二、实验原理：图1为全桥应变片特性实验电路，平衡时，R 4R 2=R 1R 3，电压表指示为0。

当应变片受力时，应变电阻的阻值将会发生变化，即：R 4+∆R 、R 2+∆R 、R 3-∆R 、R 1-∆R ，此时电桥不平衡，电压表有指示，将应力转换成电压。

为了克服桥臂电阻不一致形成的误差，设置了W 1和r 的调零环节。

当R 1、R 2为普通电阻时，实验电路为半桥应变电路，其输出电压是全桥的一半。

当R 1、R 2、R 3均为普通电阻时，实验电路为单臂应变电路，其输出电压是半桥的一半。

三、实验设备：传感器实验箱1台、20克砝码10个、连接线若干。

四、实验预习要求：复习教材中应变式传感器章节。

五、实验步骤 1、实验箱通电预热。

2、将差分放大器模块的同相输入端V +和反相输入端V -均接地，输出端接实-4V +4V图1R 1 R 2R 3R 4rW 1验箱的电压表，调节“调零”电位器，使差分放大器模块输出为零。

“增益”电位器顺时针调到最大后再逆时针回调半圈。

3、将图1接成单臂应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小。

4、将10个20克的砝码依次放在应变梁托盘上，将电压表的示值填入表1。

5、将图1接成半桥应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小，按步骤4的要求完成表1的内容。

6、按图1全桥应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小，按步骤4的要求完成表1的内容。

7、按表1的原始数据分别进行数据处理：（1）作应力/电压特性图；（2）计算电压灵敏度WUK ∆∆=，其中U ∆为输出电压平均变化量，W ∆为重量变化量；（3）用平均选点法拟合直线bx a y +=，其中1212x x y y b --=，22b a -==11b -，而5511∑==i iUy ，5511∑==i iWx ，51062∑==i iUy ，51062∑==i iWx 。

静态电阻应变仪操作及应变片组桥实验1 实验目的⑴掌握静态电阻应变仪的使用方法；⑵了解电测应力原理，掌握直流测量电桥的加减特性；⑶分析应变片组桥与梁受力变形的关系，加深对等强度梁概念的理解。

2 设备仪器⑴50KN电子万能试验机一台；⑵静态电阻应变仪一台；⑶等强度测试梁一套。

3 实验原理图2－１实验装置图实验装置如图2－1，梁的厚h=11.65mm 、宽b（X）=X/9 ，在X=200mm和X=300mm 处梁的上下表面沿对称轴方向粘贴了四片电阻应变片Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4。

电阻片阻值：120Ω，灵敏度系数：2.12，电阻片长：5mm。

由这四个电阻片在静态电阻应变仪上接成不同的测量桥路进行测量可以熟练掌握应变仪的使用。

实验中，要明确电阻应变片和静态电阻应变仪的测量原理： ⑴电阻应变片测量原理目前常用的箔式电阻应变片是用0.003~0.01mm 高阻抗镍铜箔材经化学腐蚀等工序制成电阻箔栅，然后焊接引出线，涂上绝缘胶粘固到塑料基膜上。

使用时，只须把基膜面用特制胶水牢固粘贴到构件的测点处。

这样当构件受力变形时电阻应变片亦随之变形，则电阻应变片的电阻值将发生改变。

其特性关系为：ΔR/R 0∕ΔL/L 0=K即是说，应变片电阻的改变率与长度的改变率的比为一常数K ，而长度的改变率ΔL/L 0=ε。

常数K 也称电阻应变片的灵敏系数，电阻应变片作为产品出厂时会给出K 、R 0、L 0 。

因此，只要有专门的电子仪器能测出应变片的电阻改变率ΔR/R 0，即可完成应力测量σ=E ε 这种专门的电子仪器已广泛应用，就是静态电阻应变仪。

⑵静态电阻应变仪测量原理静态电阻应变仪是依据惠斯顿电桥原理进行测量的。

惠斯顿电桥如图2－2所示：图2—2 惠斯顿电桥若在节点A 、C 之间给一直流电压V AC ，则B 、D 之间有电压输出V BD ，且V BD =（R 1R 3-R 2R 4）V AC /（R 1+R 2）（R 3+R 4），当R 1R 3=R 2R 4时，称电桥满足平衡条件，此时V BD =0，且由该电桥特性知当 R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，电桥为全等臂电桥。

传感器及变送电路学年设计报告应变片测力系统设计姓名：赵阳11-44班级：测控11-学号：11050104302013年12月27日目录第1章绪论 (1)1.1课程设计目的意义 (1)1.1.1课程设计的目的 (1)1.1.2课程设计的意义 (1)1.2课程设计任务 (1)1.3时间安排 (1)第2章电阻应变片的设计 (2)2.1总体设计 (2)2.2应变片的选取 (2)2.3应变片的工作原理 (3)2.4电阻敏感栅材料选择 (4)2.5基底、引出线材料选择 (5)2.6应变片基长 (5)2.7应变片的电阻值 (6)2.8应变片的绝缘电阻、允许电流、应变极限 (6)第3章传感器弹性元件设计 (7)3.1弹性元件的选择 (7)3.2双孔梁受力分析 (7)3.3弹性元件材料选择 (10)3.4双孔梁的尺寸选择 (11)3.5尺寸的合理性分析 (12)第4章变换检测电路设计 (13)4.1桥路的设计 (13)4.2方波发生器 (14)4.3开关型调制器 (16)4.4开关型解调器 (16)4.5低通滤波器 (17)4.6仿真实验 (18)第5章PCB板设计、安装与调试 (20)第6章系统标定、测试与精度分析 (24)6.1系统的标定 (24)6.2系统的精度分析 (24)结论 (27)致谢 (28)附录 (29)第1章绪论1.1课程设计目的意义1.1.1课程设计的目的1、掌握传感器选择的一般设计方法2、学会测量电路的设计以及multism仿真软件的使用3、培养综合应用所学知识来指导实践的能力1.1.2课程设计的意义这门课程是在测控技术专业学生学习了误差理论、测控电路和传感技术课程之后开设的综合性的实践课程，通过本课程的训练，除了使学生掌握误差理论、传感技术和测控电路的基本理论，主要致力于培养学生综合运用误差理论、测控电路和传感技术相关理论知识，合理地选择、使用、设计、制作、调试传感器以及变送电路的能力，尤其是培养学生建立测量误差存在于测量全过程的概念，掌握测试结果数据处理方法、误差分析方法以及精度评定方法。

创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald128在传统的实验教学中，传感器原理是一门理论性非常强的课程[1-2]，为了使学生更好地掌握每种传感器的原理，教学中都配套相应的实验。

但是目前学生主要根据实验指导书进行验证性实验，实验操作训练不足，创新能力难以提升[3]。

事实上，实验中以及实际测量中的应变是极其微小的，传统的测量仪器使用的测量方法和电路精度很差，只能作为尝试型的实验，无法满足高精度的测量。

而现在有更多的教学选择虚拟仪器来模拟应变的测量过程[4-5]。

但是这样让学生更缺乏对传感器和相应测量电路的深刻认识。

针对以上问题，该文提出一个高精度的电阻应片变桥式电路测量方法，由此设计了一个分辨率为0.1 g 的高精度电子秤，来测量应变的线性程度,并把该方法应用到传感器原理的实验教学中。

该设计由以12 V电源供电的电源模块、高精度的差放与模数转换模块、ATm e g a128A 芯片为主的运算模块及键盘输入与显示模块等模块构成。

该设计可以实现高精度测量，正确计算与显示电子秤的金额且能实现去皮等功能，满足0～500 g 测量量程范围内误差小于0.5 g。

1 电阻应变片桥式电路原理电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。

金属导线的电阻R与其长度L成正比，与其截面积A成反比，即：LR A(1)式中是导线的电阻率。

DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.21.128电阻应变片桥式电路原理及课程实验设计吴迪 周长伟 伍远博 沈成 冯灿 江均均 袁宇(苏州大学物理与光电能源学部 江苏苏州 215006)摘 要：笔者设计了一个高精度的电阻应变片桥式测量电路。

系统把12 V直流电源转换为5.5 V，再转换为各个芯片工作需要的5 V和3.3 V电压，由TL431芯片供给一个2.5 V基准电压源从而保证测量电压高稳定性。

实验三--应变片全桥性能实验实验三：应变片全桥性能实验一、实验目的1.掌握全桥应变测量电路的工作原理及使用方法。

2.了解全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法。

3.学会用静态应变仪测量试件的应变。

二、实验原理应变片全桥性能实验主要通过搭建全桥应变测量电路，利用应变片感受试件应变，并利用静态应变仪进行测量。

全桥测量电路由四个应变片组成，其中两个为工作应变片，两个为补偿应变片。

工作应变片感受试件的应变，补偿片则用于补偿温度引起的误差。

通过全桥测量电路，可将试件的应变转换成电信号输出。

三、实验步骤1.准备实验设备：试件、全桥应变片、静态应变仪、绝缘胶带、万能表。

2.搭建全桥应变测量电路：将四个应变片粘贴在试件上，组成全桥电路。

使用万能表检查电路的正确性。

3.安装补偿片：选择与工作片相同型号和规格的应变片作为补偿片，粘贴在试件附近的适当位置，以补偿温度引起的误差。

4.连接静态应变仪：将全桥应变测量电路的输出端连接到静态应变仪的输入端。

5.开始测量：打开静态应变仪，设置合适的测量范围，开始测量试件的应变。

6.分析实验数据：记录实验数据，分析全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法。

7.整理实验器材：完成实验后，将所有设备恢复原状，整理实验器材。

四、实验结果与分析1.实验结果：记录实验中测得的应变值，与理论值进行比较，分析误差。

2.结果分析：对实验数据进行线性拟合，分析全桥测量电路的非线性误差。

如果误差较大，需要考虑补偿方法。

常见的补偿方法有温度补偿和电桥平衡补偿。

温度补偿可以通过粘贴温度传感器来实现，以监测环境温度的变化。

电桥平衡补偿可以通过调整电桥的电阻值来实现，以使电桥在零载条件下达到平衡状态。

五、结论通过本次实验，我们掌握了全桥应变测量电路的工作原理及使用方法，了解了全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法，并学会了用静态应变仪测量试件的应变。

这些技能和方法对于工程实践中的结构健康监测和损伤识别具有重要的应用价值。

智能仪器课程设计报告书课程名称：智能仪器设计题目：金属箔式应变片全桥性能学院：电气学院专业：测控技术与仪器班级：BG0XX组员：XX XXXXXX XXXXXX摘要定义智能仪器的定义：智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。

意义智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。

智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

关键词：智能仪器微型计算机AbstractDefinitionThe definition of intelligent machines: intelligent instruments that contain micro-computer or micro processor measuring instruments, with the logic of the data storage operations and automation functions to judge. SignificanceThe emergence of smart devices, has greatly expanded the application of traditional instruments.With its small size, intelligent instruments, functional strength, power consumption and low You Shi, Xun Su in household appliances, research institutes and industrial enterprises have been widely Ying Yong.Keywords:Intelligent instrument micro-computer目录摘要 (II)ABSTRACT ............................................................................................................................. I II 第1章绪论 (1)1.1应变片全桥电路的基本原理 (1)1.2应变片全桥电路实验基本内容 ......................................... 错误！未定义书签。

传感器测应变课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的原理和种类，特别是应变片传感器的工作机制。

2. 学生能够掌握应变片传感器的安装、连接和使用方法。

3. 学生能够描述应变片传感器在测量力、压力和重量等方面的应用。

4. 学生能够运用物理公式和数学计算，将传感器的信号转换为实际的物理量。

技能目标：1. 学生能够正确操作实验设备，进行应变片传感器的安装与调试。

2. 学生能够运用数据采集器收集数据，并使用适当的软件进行分析和处理。

3. 学生能够设计简单的实验，运用应变片传感器来测量应变，并能解释实验结果。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心和探究欲望，对科学实验保持积极的态度。

2. 学生通过实践活动，增强团队协作和问题解决的能力，培养科学精神和创新意识。

3. 学生能够理解科技发展对日常生活和社会进步的重要性，增强社会责任感和时代使命感。

课程性质：本课程属于物理学科，以实验和实践为主，结合理论知识，提高学生的动手能力和科学素养。

学生特点：考虑到学生为高中生，具备一定的物理基础和实验操作能力，对新鲜事物有较高的兴趣。

教学要求：通过具体实践，使学生在操作中学习，将理论知识与实践技能相结合，注重培养学生的创新思维和实际应用能力。

通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容1. 传感器概述- 传感器的定义、作用与分类- 应变片传感器的基本原理与结构2. 应变片传感器工作原理- 应变片的工作原理与特性- 应变片的灵敏度、线性范围及误差分析3. 应变片传感器的安装与使用- 应变片的粘贴、连接及调试- 数据采集器的使用方法- 实验过程中的安全注意事项4. 应变片传感器在实际应用中的案例分析- 测量桥梁、建筑物应变- 力、压力和重量测量- 其他领域中的应用案例5. 实验操作与数据分析- 设计简单的应变测量实验- 数据采集、处理与分析- 实验结果与理论分析的对比6. 知识拓展与思考- 新型传感器的发展与应用- 应变片传感器在工程领域的创新应用- 学生自主探究与思考教学内容安排与进度：第一课时：传感器概述、应变片传感器工作原理第二课时：应变片传感器的安装与使用、实验安全注意事项第三课时：应变片传感器在实际应用中的案例分析、实验操作与数据分析第四课时：知识拓展与思考、总结与评价教学内容与课本关联性：本章节内容与高中物理教材中有关传感器的内容相衔接，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和科学素养。

一、力学篇应变实验课程设计细则 ------------------- 2二、实验器材 ------------------------------------- 3三、实验预想步骤 --------------------------------- 3四、实验操作步 ----------------------------------- 4五、实验数据及分析 ------------------------------- 7六、电阻应变片的选择 ----------------------------- 7七、电阻应变片的粘贴工艺 ------------------------ 17八、实验心得 ------------------------------------ 19前言应变式传感器可以用来检测：位移压力力矩应变温度湿度光强辐射热加速度液体流量等物理参数。

目前是国内外应用量最为广泛的一种传感器，它在世界上占各类传感器80%以上。

本次课程设计根据实验室条件和应变式传感器的特点，从应变片粘贴工艺要求设计机械结构测点布置应变片电源电路应变片补偿电路检测误差分析构建圆筒偏载试验等为题，使学生从简单受力结构分析入手，运用计算机模拟软件确定测点布置，结合动手具体粘贴应变片，对应变片实测数据校准整定；从而完成一个完整的测试工作。

一、任务设计与要求1 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析简支梁受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；2 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析悬臂梁受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；3 应用力学知识（理论力学材料力学），运用软件ansys分析传动轴受力集中区，确定测点布置位置，采用钢板尺作为测试对象，验证理论分析和仿真分析及实验分析的结果一致性；以上力学分析，结构分析需回答并完成以下问题：（1）应变片的种类及选取问题；（2）每位学生需要利用AUTOCAD绘制一副应变片的2D图；（3）运用proE或其它软件绘制测试对象3D图；（4）运用力学理论分析其受力情况；（5）将3D图导入ansys分析软件进行仿真分析；（6）并运用应变片粘贴工艺知识，选取相应的粘合剂；（7）完成相应的应变片粘贴过程，并进行粘贴质量检查；（8）导线的连接与固定，并对粘贴后的应变片进行标定；（9）布线和组桥方法，多个应变片误差的计算；（10）根据上述测试过程，针对起重机电机传动选取国内外标准传感器，构建实验，并注明相应的参数选取原因。

1.绪论1.1相关背景传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。

通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况，就需要传感器。

因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。

在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。

现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到秒的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。

显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。