扭矩传感器实验

一、实验目的：
了解力矩传感器的特性与应用
二、实验仪器：
扭矩传感器、应变实验模块、直流稳压电源、数显单元

图1.1  扭矩传感器原理结构图
三、实验原理：
在力矩测量中常用到扭转棒，如图为圆截面的扭转棒。当棒端承受力矩Mi时，在棒边面产生的
最大剪切应力为：，
式中   M_t为力矩
r为扭转棒圆半径
J为横截面对圆心的极惯性矩                    
上式表明，最大剪切力与作用的力矩M_t成正比，将金属箔失应变片贴在垂直于应力方向，组成全桥输出，则可线性的反映出扭矩的变化。
四、实验内容与步骤
1．差动放大器调零。从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo₂接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）
2．扭矩传感器的测量横杆装入扭矩传感器，引出线接入应变传感器模块，如图1.2所示；

图1.2 扭矩传感器接线图
3．扭矩传感器的应变片接成全桥，通过4根引线输出，每个桥臂的阻值均为700Ω，通过万用表测量找出两根引出线之间电阻为700Ω的两组引线，作为全桥的两个对角，接入应变传感器模块中，保持扭矩传感器不动，调节Rw1使Uo2输出为零。（黄红黑绿四根线按顺时针接线）
4．将砝码盘挂在测量横杆的第一个刻槽内（5cm处），读取数显表数值，依次往砝码盘内加砝码并读取相应的数显表值，直到200g砝码加完（扭矩M=F.L=m.g.L从0.01N.M增加到0.1N.M），然后依次从砝码盘内取出砝码，记下实验结果，填入下表；
5．将砝码盘挂在横杆的不同刻槽内，重复步骤4；

J(N.M)	0.0	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35	0.4	0.45	0.5
Uo(mV)

五、实验报告
根据所记录实验数据，分别绘制扭矩传感器在不同量程（0.1N.m、0.2N.m 、0.3N.m 、0.4N.m 、0.5N.m ）的M（N.m）-Uo2（V）曲线并计算各自的非线性误差。
六、注意事项
扭矩传感器的量程范围为0～0.5N.m，最大扭矩150%F.S。