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
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。

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。

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)

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。

悬臂梁应变测量一、实验目的：1、掌握应变片传感器的贴片技术。

并进行操作。

2、进一步地对课堂上所学习的电阻应变片传感器的工作原理、结构、种类、应变片的工作特性等问题深入探讨。

3、进一步掌握等强度悬臂梁式弹性元件的原理、结构及特点。

4、了解静态电阻应变仪的原理及使用方法。

5、测定静态应变参数。

二、实验仪器：1、TJ—1型高级不锈钢等强度梁一套。

2、8120型丝式电阻应变片若干（包括连接导线）。

3、YJB—1A型静态电阻应变仪一台。

4、P20RC—B预调平衡箱一台。

三、实验步骤：1、贴片：（1）贴片要求表面光洁度达到▽▽6。

太光滑时用细纱布打毛。

不够光洁时也要用细纱布磨平。

（2）表面清洁处理：用细纱布祛除表面绣渍，并用四氯化碳或丙酮清除表面油污。

并用白纱布擦干净。

（3）贴片方法：将502胶滴在处理好的粘合面上（用胶不宜多，胶层厚度最好在0.1mm以下。

过厚强度反而下降），用干燥的玻璃棒摊平，然后将应变片贴于上胶的梁上，稍施加接触压力即可。

如需要重新粘贴，则需要用丙酮溶剂将胶层除掉，再重复上述操作。

（4）防潮处理：胶水有吸潮能力，因此在贴片表面涂布一层石蜡或凡士林作为防潮剂。

（5）检查贴片质量，对于不合格的贴片重新粘贴。

（6）在室温中干燥。

（放置24小时）2、静态参数测定：（1）电阻应变仪已经处于工作状态，它的（测量Ⅲ）（测量Ⅰ）挡的灵敏度调节电位器，都已在精度允许的误差范围内。

（2）接桥：在静态应变测量中，测量桥通常采用半桥接法：在A B接线柱之间接测量片，B C之间接补偿片。

测量桥接线图如下：（3）读数方法：加载后，指示电表偏出±10µε分度时，估计应变大小调节读数桥各挡使指针回到±10µε分度之内，从Х1000µε，Х100µε，Х10µε指示盘上以及电表上偏转数就可读出应变值。

（4）开机过程：1）在开机之前首先检查表头，电感分压器读数盘是否都在零点位置。

测试技术实验指导书(实验三悬臂梁应变综合实验) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII实验三悬臂梁应变综合实验一、试验目的1)掌握电阻应变片的粘贴工艺过程及方法。

2)掌握应变传感单元（电桥）测量的工作原理。

3)通过对悬臂梁的应变测量，掌握动静态应变测量的基本方法。

二、实验原理电阻应变测量技术是一种确定构件表面应力状态的实验应力分析方法。

其原理是将电阻应变片粘贴在被测构件表面上，当构件受力变形时．应变片的电阻值发生相应的变化。

通过电阻应变仪测定应变片中电阻值的改变，井换算成应变值或者输出与应变成正比的电信号，用模拟或数字记录设备记录信号，就可得到被测量的应变或应力。

目前，电阻应变测量技术已成为实验应力分析中广泛应用的一种方法，具有如下特点：●应变片尺寸小、重量轻．一股不影响构件的工作状态和应力分布。

●测量灵敏度、精度高。

应变最小分辨率可达1微应变。

●测量应变的范围广。

可由1微应变到几万微应变。

●频率响应好。

可测量0 ～ 10万赫的动应变。

●可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。

●由于测量过程中输出的是电信号，因此容易实现自动化、数字化，并能进行远距离测量和无线电遥测。

●通用性好。

不但适用于测量应变，而且可制成各种高精度传感器，用于测量载荷、位移、加速度、扭矩等力学量。

不过该测量方法也有它的缺点，主要表现在只能测量构件表面某一方向的应变，应变计有一定栅长，只能测定栅长范围内的平均应变。

在应力集中的部位，若应力梯皮很陡，则测量误差较大。

电阻应变片由于构件变形而发生的电阻变化ΔR 用惠斯顿电桥来测量，如图所示。

电阻应变片是将被测点的应变量转换为电阻变化率ΔR /R （以应变片的灵敏度S g 来衡量）。

电阻应变仪是将这电参量，经放大处理后再转换成应变量。

电阻应变测量分析系统（仪），主要由传感单元（应变计与电桥）、信号放大/调理器、数据采集和输出（显示/记录）三部分所组成。

悬臂梁实验一、实验目的1. 测定悬臂梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论二、实验仪器设备与工具1. 材料力学组合实验台中悬臂梁实验装置与部件2. A XL 2118系列静态电阻应变仪3. 游标卡尺、钢板尺三、实验原理与方法将试件固定在实验台架上，梁在纯弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变，上下表面产生的拉压应变绝对值相等。

此时，可得到不同横截面的正应力σ，计算公式WM =σ 式中： M — 弯矩 L P M ⋅= （L —载荷作用点到测试点的距离）W — 抗弯截面矩量 62bh W =在梁的上下表面分别粘贴上应变片R 1，R 2；如图1所示，当对梁施加载荷P 时，梁产生弯曲变形，在梁内引起应力。

图1 悬臂梁受力简图及应变片粘贴图实验接线方式实验接桥采用1/4桥（半桥单臂）方式，应变片与应变仪组桥接线方法如图2所示。

使用试件上的应变片（即工作应变片1#、2#）分别连接到应变仪测点的A/B 上，测点上的B 和B1用短路片短接；温度补偿应变片连接到桥路选择端的A/D 上，桥路选择短接线将D1/D2短接，并将所有螺钉旋紧。

四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。

图2 应变片与应变仪接线图2. 测量悬臂梁的有关尺寸，确定试件有关参数。

见附表13. 拟订加载方案。

选取适当的初载荷P 0，估算最大载P max (该实验载荷范围≤50N)，一般分4～6级加载。

4. 实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。

将悬臂梁上两点应变片按序号接到电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。

5. 按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。

6. 实验加载。

用均匀慢速加载至初载荷P 0。

记下各点应变片初读数，然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各点应变仪的εi ，直至终载荷。

实验至少重复三次。

见附表27. 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。

实验四悬臂梁动态特性参数的测试梁振动在工程问题中经常遇到，如旋转机械的转子、叶片、飞行器、高层建筑等等，往往以梁振动为其主要的振动形式。

悬臂梁是一种一端固定一端自由的梁。

它的结构简单，在工程实际中有较多的应用。

除用作工程构件外，机械加工中的刀杆、测量传感器中的弹性元件等，也都采用悬臂梁形式。

本实验用“机械阻抗”或称“频率响应“方法，测量悬臂梁的固有频率、阻尼比和振型等动态特性参数。

由于在结构动态特性的测试中，激励方式通常有稳态正弦激振、随机激振和瞬态激振三类，所以实验可分别采用这三类方式进行。

实际实验只做稳态正弦激振一类。

一．实验目的1．掌握用稳态正弦激振进行机械阻抗测试的仪器组合及使用方法。

2．了解机械阻抗数据的分析处理方法。

3．测出悬臂梁的固有频率、阻尼比。

二．实验原理稳态正弦激振是对试件施加一个稳定的单一频率的正弦激振力，在试件达到稳定状态后，测定振动响应与正弦力的幅值比及相位差。

幅值比为该激振频率时的幅频特性值，相位差为该激振频率时的相频特性值。

为了测得整个频率范围内的频率响应，必须无级或有级地改变正弦激振力的频率，这一过程称为频率扫描或扫频过程。

频率扫描可以用手动或自动方式实现。

在扫描过程中，必须采用足够缓慢的扫描速度，以保证测试、分析仪器有足够的响应时间和使被测试件能够处于稳态振动状态。

对于小阻尼系统，这点尤为重要。

正弦激振力一般由正弦信号发生器产生电信号，经功率放大后送给激振器，激振器便输出一正弦力作用于试件。

在特殊情况下，也可以选用电液或机械激振设备产生正弦力。

对于激振力的幅值，可进行恒力控制，其方法是采用高阻抗输出的功率放大器，送恒定电流给激振器来实现恒力，或通过检测到的力信号反馈到激振信号中，进行“压缩”控制实现恒力。

试件的振动响应，一般用测振传感器及仪器测量。

本实验的仪器组合框图如图4-1所示。

由低频信号发生器、功率放大器和激振器组成正弦激振系统。

用压电式加速度计、阻抗变换器、六线测振仪来检测试件的振动响应。

悬臂梁实验报告悬臂梁实验报告引言：悬臂梁是工程力学中常见的结构之一，广泛应用于桥梁、建筑和机械工程等领域。

本实验旨在通过悬臂梁的静力学实验，研究其受力特性和变形规律。

通过实验数据的采集和分析，可以进一步了解悬臂梁的力学性能，为工程实践提供参考。

实验装置：本次实验使用的悬臂梁实验装置由一根长而细的横梁固定在一端，另一端悬空，形成一个悬臂结构。

实验中使用了称重传感器、测力计、测量仪器等设备，用于测量悬臂梁的受力情况。

实验过程：1. 在实验开始前，首先将悬臂梁装置固定在实验台上，并保证其水平。

2. 将称重传感器安装在悬臂梁上，用于测量悬臂梁的受力。

3. 使用测力计测量悬臂梁上的外力，包括静力和动力。

4. 通过测量仪器记录悬臂梁的变形情况，包括挠度和角度。

5. 逐步增加悬臂梁上的外力，记录相应的受力和变形数据。

实验结果：通过实验数据的采集和分析，我们得到了以下结果：1. 受力特性：随着外力的增加，悬臂梁上的受力呈线性增长。

在小负荷情况下，悬臂梁的受力主要集中在固定端，随着外力的增加，受力逐渐向悬臂端转移。

当外力达到一定阈值时，悬臂梁会发生破坏。

2. 变形规律：悬臂梁在受力过程中会发生挠度和角度变化。

挠度是指悬臂梁在受力下产生的弯曲变形，随着外力的增加，挠度逐渐增大。

角度变化则是指悬臂梁在受力下产生的转动变形，同样随着外力的增加，角度变化逐渐增大。

3. 影响因素：悬臂梁的受力和变形受多种因素影响，包括外力的大小、悬臂梁的材料性质、悬臂梁的几何形状等。

在实验中，我们可以通过改变这些因素来研究其对悬臂梁性能的影响。

结论：通过本次实验，我们深入了解了悬臂梁的受力特性和变形规律。

悬臂梁在受力过程中呈现出线性增长的受力特性，同时产生挠度和角度变化。

这些实验结果对于工程实践具有重要意义，可以为桥梁、建筑和机械工程等领域的设计和施工提供参考。

未来研究方向：本实验只是对悬臂梁的基本受力特性和变形规律进行了研究，还有许多方面有待深入探索。

悬臂梁实验指导1、实验目的1、初步掌握电测方法和多点应变测量技术；2、测定悬臂梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。

2、实验设备1、材料力学组合试验台；2、电阻应变仪；3、矩形截面钢梁。

3、原理及方法如上图，梁在纯弯曲时，同一截面的上表面产生拉应变，下表面产生压应变，上下表面产生的拉压应变绝对值相等。

分别在梁上下表面对称位置贴上应变片R1、R2，此时，可得到不同横截面的正应力σ，其理论值计算公式：M ：弯矩 M=P·L （ L ：载荷作用点到测试点的距离）（抗弯截面矩量）温度补偿片贴在相同材料的金属上。

对每一待测应变片联同补偿片按半桥接线。

测出载荷作用下各待测点的应变ε，由胡克定律知：，于是可将实测值和理论值进行比较。

四、实验步骤及注意事项1、按照指导书介绍的电阻应变仪使用方法，根据应变片灵敏系数k，设定仪器灵敏系数k仪，使k仪=k。

2、对每一待测应变片联同补偿片按半桥接线，在本次实验中，将用导线把所有的b端、c端各自连通（短路），以实现各测点共用补偿片。

3、准备好加载法码 (本次实验用的是非标准法码)。

4、确认无加载，此时把各测点的应变调零，用应变仪的换点开关切换测点。

5、开始进行加载、实验。

(应片仪读数为微应变)6、加载法码时要缓慢，测量中不要挪动导线；小心操作，不要因超载压坏钢梁。

五、数据处理1、本次实验以加载一次和卸载一次为例，卸载可观察一下数据飘移的现象，多次的可以类推。

每次由P1到P3(Pmax)，在应变仪上读出各测点逐次的应变值，然后进行逐级卸载，并记录相应的应变值。

2、把所有实测数据填入数据表中，并按公式进行计算。

3、每一测点求出对的相对误差e：4、相关数据应变片灵敏系数k=2，阻值为120Ω；悬臂梁弹性模量E=2.15×1011 Pa悬臂梁横相关几何尺寸：L=300mm、h=10mm、b=30mm、1N=0.102kgf 1kgf (公斤力) =9.8N1MPa=1×106 Pa (1MPa=1N/mm2，1Pa=1N/m2)测量片1载荷加载卸载相对误差e：P1P2P3测量片2载荷加载卸载相对误差e：P1P2P3实验中心机械实验室 2009年10月。

吉首大学实践教学系列SERIES OF PRACTICAL TEACHING OF JISHOU UNIVERSITY
学生实验报告
课程名称感测技术基础
实验名称双孔悬臂梁应变传感器--称重实验
专业通信工程班级
学号姓名
同组姓名
实验日期2013年月日
一、实验目的
1、测试悬臂梁式称重传感器。

2、熟悉传感器常用参数的计算方法。

二、实验设备
直流稳压电源土4V、应变式传感器实验模块、称重砝码、双孔悬臂梁称重传感器、数字电压表。

三、实验原理
本实验选用的是标准商用双孔悬臂梁称重传感器，灵敏度高，性能稳定，四个特性相同的应变片贴在周围，弹性体的结构决定了R1和R3、R2和R4的受力方向分别相同，因此将他们串联就形成差动电源。

四、主要实验步骤
1、观察称重传感器弹性结构及贴片位置，链接主机与实验模块的电源连接线。

2、逐一将砝码放在传感器称重的平台上，调节增益电位。

3、记录W与V的值，并做出V-W曲线，进行比较。

4、与双平行悬臂梁组成的全桥性能进行比较。

指导老师签字
五、实验记录（根据实验步骤逐项记录关键方法，现象及结果）
1、并记入下表：
六、结果分析及问题讨论（分析实验结果与理论值之间误差产生的原因，及改善办法）
1、称重传感器的电压不要随意提高。

2、注意保护传感器的引线及应变片不受损伤。

七、指导老师评语
指导老师签名批阅日期。

END
电容式传感器测位移
采用差动式电桥结构，简支梁作为 动极板，上下分别为两动极板，当 在简支梁上施加力F时，动极板便 向下移动一距离，由于移动位移很
小，故忽略其倾角，看成竖直移动，
根据移动前后的电容差值即可测得
位移量。
• 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：
.
得：
d 2d 0
U0 U
.
.
END
电涡流传感器
根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体 置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力 线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应 电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电 涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感 器称为电涡流式传感器。
电涡流传感器的工作原理
电涡流位移传感器系统中，通入高频振荡电流至探头线圈，在探头头部的 线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产 生感应电流，电涡流.与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向 相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到 改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几 何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数 有关。
EI '' F (l x)
F 2 x Flx C 2
EI '
F 3 F 2 E I x x Cx D 6 2
悬臂梁挠度计算

MA
A
B
x
B
F x
B
(3).在固定端A处，挠度和 转角均为零。即当x=0 时，
0
' 0

悬臂梁固有频率测试一、实验目的(1) 了解加速度传感器的工作原理和安装方式(2) 了解振动参量的测试(3) 掌握信号的频谱分析二、实验原理瞬态信号可以用三种方式产生，分述如下：一是快速正弦扫频法。

将正弦信号发生器产生的正弦信号，在幅值保持不变的条件下，由低频很快地连续变化到高频。

从频谱上看，该情况下，信号的频谱已不具备单一正弦信号的特性，而是在一定的频率范围内接近随机信号。

是脉冲激励。

用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。

信号的有效频率取决于脉冲持续时间τ，τ越小则频率范围越大。

三是阶跃激励。

在拟定的激振点处，用一根刚度大、重量轻的弦经过力传感器对待测结构施加张力，使其产生初始变形，然后突然切断张力弦，相当于给该结构施加一个负的阶跃激振力。

用脉冲锤进行脉冲激振是一种用得较多的瞬态激振方法，它所需要的设备较少，信号发生器、功率放大器、激振器等都可以不要，并且可以在更接近于实际工作的条件下来测定试件的机械阻抗。

三、结构组成悬臂梁实验台的结构示意如图１所示，结构总体尺寸为375×37×2.75mm(长×宽×高)，主要包括的零件为悬臂和底座。

运用悬臂梁实验台进行实验教学所需准备的实验设备为：(1)、悬臂梁实验台1套(2)、加速度传感器1套(3)、加速度传感器变送器1台(4)、数据采集仪1台(5)、开关电源1套(6)、脉冲锤1只四、实验步骤(1) 备齐所需的设备后，将加速度传感器安装在悬臂梁前端；(2) 将加速度传感器与信号调理模块相连，通过接线盒1通道连接，数据采集仪与PC机连接。

在保证接线无误的情况下，可以开始进行实验。

(3) 设定数据采集仪的工作模式为外触发采样，同时设置触发电平(如800)和预触发点数（如20），然后点击“运行”按钮启动采样过程（由于采用外触发采样方式，此时处于等待状态）。

(4) 用脉冲锤敲击悬臂梁，产生脉冲激振。

敲击的力幅要适当，着力点要准确，迅速脱开。