测力传感器设计实验报告

测力传感器设计实验

一．实验目的

1. 利用已有材料和实验器材，设计一个测力传感器；

2. 使用所设计传感器测试未知力。

二．实验仪器和设备

1． 拉压试验台

2． YJ-4501A 静态数字电阻应变仪 3． 圆环式弹性元件

4． 应变片及应变片贴片所需器材（详见应变片粘贴实验）

三．实验原理设计方案及原理

由材料力学可知，圆环弹性元件弯矩图如图1所示，截面A,B 的弯矩值分别为

0.318A P M F R = 0.182B P M F R =-

式中R 为圆环的平均半径。

图1 弹性元件弯矩图 图2 应变片粘贴位置 图3 全桥接线图 按照图2粘贴应变片，1R ,4R 感受到的弯曲应变为M ε;2R ,3R 感受到的弯曲应变为M ε-，按照图3接成全桥线路，可以得到读数应变为

1234d εεεεε=--+

若忽略圆环曲率的影响，贴片处的弯曲应变为

2

1.09P M F R M

E

EW Ebh σ

ε=

=

= 式中b 为圆环截面厚度；h 为圆环截面宽度，由此得到P F 与读数应变之间的关系为

2

4.36P d Ebh F R

ε=

四．实验步骤

1. 按图2方式在圆环式弹性元件上粘贴应变片，焊接到西安，用万用表检测应变片是否正

常工作；

2. 将应变片按全桥接入电阻应变仪，打开应变仪，工作方式设定为全桥；

3. 测量测力元件尺寸；

4. 将圆环元件安装在拉压实验装置上，下端用螺丝固定，上端加载接头先不接触元件，应

变仪清零；

5. 通过拉压实验装置对元件施加压力，从电阻应变仪读出读数应编制，从数字测力仪读出

力的大小作为比对值；

6. 重复以上步骤，将数据记入下表。 五 实验结果及处理

测力元件为铝材料制成，弹性模量

70a E GP =，尺寸

4.625R c m =, 1.4b cm =,0.85h cm =。