首頁>技術(shù)中心>技術(shù)資訊>基于應(yīng)變傳感器的高精度懸臂梁撓度測量儀
基于應(yīng)變傳感器的高精度懸臂梁撓度測量儀
發(fā)布時間：2017-09-01
1引言
梁的撓度測量是力學(xué)實驗課中重點的內(nèi)容,在以往的實驗課程中測量撓度變形的主要方法是采用鏡式引申儀來測量,其撓度的值由讀數(shù)放大鏡讀出;但通過理論分析以及大量的實驗,發(fā)現(xiàn)由于加載過程中存在著擾動及讀數(shù)中存在著人為偏差,使得測量出的結(jié)果存在著較大的誤差,該種方法不利于撓度的精確測量,因此本文提出了基于應(yīng)變傳感器的梁的撓度精確測量方法。
2懸臂梁的撓度測量原理
常見的懸臂梁的加載方式如圖1所示,其撓度方程、i處的彎矩方程分別為:
因為應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式為:ε=σ/E,而矩形截面梁上的正應(yīng)力σmax=M/W,因此梁表面上任意點i處應(yīng)變與彎矩的關(guān)系為:Mi=W?E?εi,因此上述懸臂梁的撓度方程可改寫為:
因此只要測得i處的應(yīng)變值,便可求出梁上任意x處的撓度的大小。相應(yīng)的測量、計算及推導(dǎo)過程由系統(tǒng)的硬件、軟件自動完成。
3撓度測量儀硬件電路及軟件流程
系統(tǒng)主要由信號調(diào)理電路(放大、濾波電路)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、80C51單片機、大容量存儲器、時鐘電路、看門狗電路、小鍵盤和數(shù)碼管等組成,系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2所示。系統(tǒng)根據(jù)需要,其軟件流程如圖3所示。
4撓度的理論計算與試驗測量結(jié)果
為了保證梁撓度測量的精確性,我們分別對理論計算結(jié)果與裝置測量結(jié)果進行了對比,得到了以下幾組數(shù)據(jù):
4.1梁的撓度理論計算數(shù)據(jù)
以圖1懸臂梁進行試驗測試。在懸臂梁撓度測量的實驗裝置中(梁的長度l=25cm,測量點x=20cm處梁的撓度位移量,采用逐級加載的方法,逐漸增加外載的大小,根據(jù)公式(2)來分別算的不同載荷下梁的撓度變形,計算結(jié)果如表1所示。
4.2梁的撓度實驗測量數(shù)據(jù)結(jié)果
實驗中對梁采用逐級加載的方法,由撓度測量儀測得測點的應(yīng)變值、外載荷值以及測點處的撓度,測得的結(jié)果如表2所示。
5結(jié)論
在本文設(shè)計的便攜式撓度測量系統(tǒng)中,利用電阻應(yīng)變式傳感器對梁的撓度變形進行數(shù)據(jù)的測量,從測量數(shù)據(jù)的結(jié)果可以看出,該方法不僅有效的消除了因為加載所引起的擾動誤差,而且有效的排除了在傳統(tǒng)撓度測量實驗中由人為原因所帶來的誤差。從整體來看,一方面該測量系統(tǒng)省去了許多的數(shù)據(jù)計算為測量帶來了方便;另一方面,高精度傳感器及A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用有效的保證了測量精度。
摘自：中國計量測控網(wǎng)
