传感器实验报告应变片测量Word格式.docx
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第一次
第二次
第三次
重量(g)
电压
2.8646
2.8613
2.8736
10
2.8615
2.8739
20
2.8648
2.8619
2.8742
30
2.8652
2.8623
2.8745
40
2.8653
2.8625
2.8749
50
2.8687
2.8629
2.8752
70
2.8662
2.8637
2.876
100
2.8677
2.865
2.8771
120
2.8681
2.8657
2.8778
150
2.8696
2.8668
2.879
170
2.8701
2.8836
2.8798
200
2.8715
2.8847
2.8807
250
2.8734
2.886
2.8828
2.8731
2.8842
2.8808
2.8711
2.8826
2.8793
2.8698
2.8816
2.8787
2.869
2.8804
2.8774
2.8679
2.8799
2.8765
2.8672
2.8756
2.8658
2.8777
2.8747
2.8634
2.8744
2.8627
2.8767
2.8624
2.8733
2.862
2.8761
2.8727
2.861
2.8758
2.8723
2.8605
五、数据分析
1、线性度分析
取出实验数据的0~250g的部分做线性度分析,数据如表2所示。
表2
电压+
对上述数据进行初步分析,第一组跟第三组数据都是呈线性的,而第二组数据在70g-100g这里却有了0.0013的变化,变化较大,不符合理论值,所以在进行数据分析时排除第二组数据,仅适用第一、第三组数据进行数据分析。
对第一、第三组数据使用MATLAB进行分析,先将两组数据做曲线拟合,得到拟合曲线之后将x代入拟合曲线中求出对应的值,再把两组数据的端点取出做直线,将两条线相减得到最大差值,分别求出两组数据的最大差值,再代入公式
求出每组数据的线性度。
指的是满量程输出,这里取重量为250g的数据。
具体实现的MATLAB代码:
x=[0102030405070100120150170200250];
x0=[0250];
y01=[2.86462.8734];
y03=[2.87362.8828];
y1=[2.86462.86462.86482.86522.86532.86872.86622.86772.86812.86962.87012.87152.8734];
%第一组数据
y2=[2.86132.86152.86192.86232.86252.86292.86372.8652.86572.86682.88362.88472.886];
%第二组数据
y3=[2.87362.87392.87422.87452.87492.87522.8762.87712.87782.8792.87982.88072.8828];
%第三组数据
p1=polyfit(x,y1,1);
p2=polyfit(x,y2,1);
p3=polyfit(x,y3,1);
p4=polyfit(x0,y01,1);
p5=polyfit(x0,y03,1);
y11=polyval(p1,x);
%第一条拟合曲线得到的值
y22=polyval(p2,x);
%第二条拟合曲线得到的值
y33=polyval(p3,x);
%第三条拟合曲线得到的值
y001=polyval(p4,x);
y003=polyval(p5,x);
e1=y001-y1;
e3=y003-y3;
e11=abs(e1);
e33=abs(e3);
lmax1=max(e11);
%第一组数据的非线性绝对误差
lmax3=max(e33);
subplot(1,2,1)
plot(x,y1,'
r+'
x,y3,'
b*'
x,y11,'
r'
x,y33,'
b'
)
title('
原始曲线与拟合曲线'
);
subplot(1,2,2)
plot(x,y001,'
x,y003,'
端点拟合曲线'
yfs1=2.8734;
%第一组数据的满量程输出
yfs3=2.8828;
%第三组数据的满量程输出
rl1=(lmax1./yfs1);
rl3=(lmax3./yfs3);
得到的结果如图所示:
第一组数据的线性度为8.1437e-04;
第三组数据的线性度为9.0190e-05。
可得实验使用的梁的线性度为8.1437e-04。
2、迟滞性分析
先求出每组数据的正反行程的拟合曲线,再将自变量代入拟合曲线求出曲线对应的函数值,将每组数据的正反行程的拟合曲线相减求出最大差值,再代入公式
求出γ的值。
具体实现的MATLAB代码:
y01=[2.86462.86462.86482.86522.86532.86872.86622.86772.86812.86962.87012.87152.8734];
%第一组数据正行
y03=[2.87362.87392.87422.87452.87492.87522.8762.87712.87782.8792.87982.88072.8828];
%第三组数据正行
y11=[2.86052.8612.8622.86242.86272.86342.86582.86722.86792.8692.86982.87112.8734];
%第一组数据反向
y13=[2.87232.87272.87332.87342.87442.87472.87562.87652.87742.87872.87932.88082.8828];
%第三组数据反向
p01=polyfit(x,y01,1);
%第一组数据曲线拟合
p11=polyfit(x,y11,1);
p03=polyfit(x,y03,1);
%第三组数据曲线拟合
p13=polyfit(x,y13,1);
y21=polyval(p01,x);
%第一组数据拟合曲线函数值
y22=polyval(p11,x);
y23=polyval(p03,x);
%第三组数据拟合曲线函数值
y24=polyval(p13,x);
e01=y21-y22;
%第一组数据正反行程差值
e03=y23-y24;
%第三组数据正反行程差值
e11=abs(e01);
%取绝对值
e33=abs(e03);
hmax1=max(e11);
%求最大差值
hmax3=max(e33);
rh1=hmax1./yfs1;
rh3=hmax3./yfs3;
plot(x,y01,'
x,y21,'
x,y22,'
第一组数据'
plot(x,y03,'
x,y13,'
x,y23,'
x,y24,'
第三组数据'
根据MATLAB的计算结果,有rh1=0.0012,rh3=3.5277e-04。
两组数据的拟合曲线如图所示。
3、重复性分析
求出每组数据的标准偏差,再代入公式
求出γ。
sd1=std(y1);
sd3=std(y3);
rr1=(2.*sd1)./yfs1;
rr3=(2.*sd3)./yfs3;
subplot(1,2,1);
subplot(1,2,2);
plot(x,y3,'
根据MATLAB的计算结果,有rr1=0.0020,rr3=0.0020。
4、Excel数据分析
利用Excel做线性拟合得到拟合曲线,如下图所示:
5、应变测量
实验采用的是
桥接法,桥盒输出端接的是应变放大仪,对桥盒的输出电压进行放大,实验中我们设定应变放大仪的增益为10,也就是说采集程序采集的数据是经过放大之后的电压,所以在利用公式(1.1)进行计算的时候,电桥输出电压v应该除以(10*100)再代入公式进行计算。
则,由式(1.1)可得
(2.5.1)
其中K为电阻应变片的灵敏系数,V为供桥电压,v为测量电压。
K与电阻丝的材料有关,实验使用的应变片的K为2;
供桥电压为4V。
将表1的数据代入(2.5.1)式中,得出下列表格。
表3第一组数据的应变量
均值+
均值-
应变ε+
应变ε-
0.014323
0.014303
0.014305
0.014324
0.01431
0.014326
0.014312
0.014327
0.014314
0.014344
0.014317
0.014331
0.014329
0.014339
0.014336
0.014341
0.01434
0.014348
0.014345
0.014351
0.014349
0.014358
0.014356
0.014367
0.014366
表4第二组数据的应变量
0.014307
0.014379
0.014308
0.014381
0.014383
0.014384
0.014313
0.014386
0.014315
0.014389
0.014319
0.014394
0.014325
0.0144
0.014402
0.014334
0.014408
0.014418
0.014413
0.014424
0.014421
0.01443
表5第三组数据的应变量
0.014368
0.014362
0.01437
0.014364
0.014371
0.014373
0.014375
0.014372
0.014376
0.014374
0.01438
0.014378
0.014387
0.014395
0.014399
0.014397
0.014404
0.014414
其中电压+表示重量正行时候测得的电压数据,电压-表示重量反行时测得的电压数据,同理,应变+是用电压+求得的值,应变-表示用电压-求得的值。
从上述结果可知,当砝码重量增加时,应变量也随之增加,且砝码重量与应变之间的关系与砝码重量与电压之间的关系是一致的,应该是呈线性的,取其中一组做图,发现结果与前面做线性拟合一致,如下图所示。
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