Технологий отче т о лабораторной работе 8 "Метрологические испытания тензорезисторов"

Название	Технологий отче т о лабораторной работе 8 "Метрологические испытания тензорезисторов"
Дата	18.05.2019
Размер	89.71 Kb.
Формат файла
Имя файла	8_laba_po_metrologii.docx
Тип	Документы #77601

САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ
О Т Ч Е Т

о лабораторной работе № 8

“Метрологические испытания тензорезисторов“

Работу выполнили студенты группы 23231/4:

Руин К.А.

Лаврентьева Е.С.

Хабибулин В.О.

Кукушкин О.В.
Работу приняла:

/фамилия, инициалы преподавателя/

______________________________

/Подпись преподавателя, дата/

Санкт–Петербург

2019 г.

Цели работы:

Практическое ознакомление с устройством для метрологических испытаний тензорезисторов, являющихся датчиками механических упругих деформаций механических конструкций, с методикой калибровки тензорезисторов.
Овладение навыками определения по экспериментальным данным коэффициентов двучленной формулы, нормирующей характеристики погрешности измерительных преобразователей.

Таблица 1

Перечень использованных средств измерений

№ п/п	Наименование средства измерений	Тип средства измерений	Измеряемая величина	Предел измерений (конечное значение)	Собственное сопротивление	Предел допускаемой основной погрешности
1.	Мультиметр Agilent 34410A	цифровой	R	1 кОм	-	0,002%+5 ед. мл. разряда

Размеры балки:

H = 200  1 мм

h = 1  0.1 мм

Конструкция тензорезистора и его крепление на объекте:

Рис.

Тензорезистор 1

Таблица 2

	R₀=427,11
Перемещение винта			Прогиб	Сопротивление тензорезистора, Ом
fi, мм			Δfi мм	1 цикл			2 цикл			3 цикл			4 цикл
13	0	427,11			427,21	427,2		427,19	427,03		427,05	427,03		427,03
18	5	427,01			427,08	427,06		427,09	426,92		426,92	426,91		426,91
23	10	426,9			426,97	426,93		426,98	426,8		426,8	426,8		426,79
28	15	426,76			426,84	426,8		426,85	426,69		426,68	426,69		426,67
33	20	426,67			426,71	426,7		426,75	426,58		426,57	426,57		426,56
38	25	426,57			426,58	426,55		426,58	426,49		426,44	426,45		426,44

427,1063 Ом
Формулы, которыми будем пользоваться:

Связь относительной деформации поверхности пластины с прогибом конца пластины

2) Относительные изменения сопротивлений тензорезисторов

3) Средние арифметические значения этих величин

4) Среднеквадратические отклонения

Тензорезистор 1

R₀=427,1063 Ом
Таблица 3

Прогиб	Деформация	δRij, 10 ^–5									s_i, 10^-4
Δfi мм	εi	1 цикл		2 цикл		3 цикл		4 цикл		10 ^–5
0,000	0,000	0,866	24,279	21,938	19,597	-17,864	-13,182	-17,864	-17,864	-0,012	1,922
5,000	1,250	-22,547	-6,158	-10,840	-3,816	-43,619	-43,619	-45,960	-45,960	-27,815	1,897
10,000	2,500	-48,301	-31,912	-41,277	-29,571	-71,715	-71,715	-71,715	-74,056	-55,033	1,932
15,000	3,750	-81,080	-62,349	-71,715	-60,008	-97,469	-99,810	-97,469	-102,152	-84,006	1,751
20,000	5,000	-102,152	-92,786	-95,128	-83,421	-123,224	-125,565	-125,565	-127,906	-109,468	1,798
25,000	6,250	-125,565	-123,224	-130,247	-123,224	-144,295	-156,002	-153,661	-156,002	-139,027	1,500

Пример расчета:

1) Относительное изменение сопротивления тензорезистора:

2) Среднее арифметическое значение относительных величин сопротивлений тензорезисторов:

3) Среднеквадратические отклонения:

4) Коэффициент тензочувствительности:

5) Среднеквадратическое значение случайной составляющей погрешности

Тензорезистор 4

Таблица 4

	R₀=431,01Ом
Перемещение винта	Прогиб	Сопротивление тензорезистора, Ом
fi, мм	Δfi мм	1 цикл		2 цикл		3 цикл		4 цикл
13	0	431,01	431,02	431,02	431,02	431,03	431,03	431,03	431,03
18	5	431,11	431,11	431,11	431,11	431,11	431,11	431,11	431,11
23	10	431,19	431,19	431,2	431,2	431,19	431,2	431,19	431,19
28	15	431,28	431,28	431,28	431,28	431,29	431,28	431,28	431,28
33	20	431,37	431,37	431,37	431,37	431,37	431,36	431,37	431,37
38	25	431,45	431,45	431,46	431,46	431,46	431,46	431,46	431,45

R₀=431,024Ом

Таблица 5

Прогиб		δRij, 10 ^–5									si,
Δfi мм	εi	1 цикл		2 цикл		3 цикл		4 цикл		10 ^–5	10^-5
0,000	0,000	-3,202	-0,882	-0,882	-0,882	1,438	1,438	1,438	1,438	-0,012	1,726
5,000	1,250	20,000	20,000	20,000	20,000	20,000	20,000	20,000	20,000	20,000	0,000
10,000	2,500	38,561	38,561	40,881	40,881	38,561	40,881	38,561	38,561	39,431	1,201
15,000	3,750	59,442	59,442	59,442	59,442	61,762	59,442	59,442	59,442	59,732	0,820
20,000	5,000	80,323	80,323	80,323	80,323	80,323	78,003	80,323	80,323	80,033	0,820
25,000	6,250	98,884	98,884	101,204	101,204	101,204	101,204	101,204	98,884	100,334	1,201

Пример расчета:

1) Относительное изменение сопротивления тензорезистора:

2) Среднее арифметическое значение относительных величин сопротивлений тензорезисторов:

3) Среднеквадратические отклонения:

4) Коэффициент тензочувствительности:

5) Среднеквадратическое значение случайной составляющей погрешности

, где H = 200 1 мм - расстояние от точки приложения прогибающего воздействия до места закрепления пластины, h = 1 0.1 мм - толщина пластины.
Расчет систематических погрешностей:

Тензорезистор 1:

Тензорезистор 4:

Расчет максимальных значений случайных погрешностей:

Тензорезистор 1:
g1=

g2=

g3=

g4=

g5=

g6=

Тензорезистор 4
g1=

g2=

g3=

g4=

g5=

g6=

Выводы:

В ходе выполнения работы, получилось, что коэффициенты тензочувствительности для тензорезистора №1: S=-2,2

и для тензорезистора №4: S=1,6

, что соответствует теоретическим значениям. Их можно найти по формуле:

R0=427

(для 1 тензорезистора)
R0=431

(для 4 тензорезистора)
Разброс погрешности у 1 тензорезистора больше,чем у 4.

Целью калибровки тензорезисторов является экспериментальное определение их метрологических характеристик. Особенностью калибровки тензорезисторов является то, что испытания каждого тензорезистора сопровождается его разрушением, поскольку испытанный тензорезистор не может быть использован вторично. Поэтому калибровка тензорезисторов выполняется выборочно на отдельных представителях их партии.

В связи с этим по результатам калибровки тензорезисторов можно только с некоторой достоверностью судить лишь о среднем значении тензочувствительности S₀ для конкретной партии и о том, что тензочувствительность каждого экземпляра отличается от среднего значения не более, чем на ∆S.
В значение характеристики погрешности тензочувствительности вносит свой вклад и погрешность калибровки, которая порождается несколькими факторами:

- качеством приклеивания образцов тензорезисторов к градуировочной пластине

- систематическая погрешность для каждого экземпляра, но случайна на множестве испытуемых экземпляров,

- погрешностью ориентации тензорезистора в направлении максимальной деформации градуировочной пластины

- погрешностью задания прогиба пластины

- случайная погрешность,

- погрешностью измерения геометрических размеров пластины

- систематическая погрешность для всех тензорезисторов, наклеенных на пластину,

- отклонениями температуры окружающей среды от значения, нормированного для нормальных условий.