扭矩傳感器實驗

一、實驗目的：
了解力矩傳感器的特性與應用
二、實驗儀器：
扭矩傳感器、應變實驗模塊、直流穩壓電源、數顯單元

圖1.1  扭矩傳感器原理結構圖
三、實驗原理：
在力矩測量中常用到扭轉棒，如圖為圓截面的扭轉棒。當棒端承受力矩Mi時，在棒邊面產生的
最大剪切應力為：，
式中   M_t為力矩
r為扭轉棒圓半徑
J為橫截面對圓心的極慣性矩                    
上式表明，最大剪切力與作用的力矩M_t成正比，將金屬箔失應變片貼在垂直于應力方向，組成全橋輸出，則可線性的反映出扭矩的變化。
四、實驗內容與步驟
1．差動放大器調零。從主控臺接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端Uo₂接數顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調到增益最大位置（順時針轉到底），調節電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關閉主控臺電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）
2．扭矩傳感器的測量橫桿裝入扭矩傳感器，引出線接入應變傳感器模塊，如圖1.2所示；

圖1.2 扭矩傳感器接線圖
3．扭矩傳感器的應變片接成全橋，通過4根引線輸出，每個橋臂的阻值均為700Ω，通過萬用表測量找出兩根引出線之間電阻為700Ω的兩組引線，作為全橋的兩個對角，接入應變傳感器模塊中，保持扭矩傳感器不動，調節Rw1使Uo2輸出為零。（黃紅黑綠四根線按順時針接線）
4．將砝碼盤掛在測量橫桿的第一個刻槽內（5cm處），讀取數顯表數值，依次往砝碼盤內加砝碼并讀取相應的數顯表值，直到200g砝碼加完（扭矩M=F.L=m.g.L從0.01N.M增加到0.1N.M），然后依次從砝碼盤內取出砝碼，記下實驗結果，填入下表；
5．將砝碼盤掛在橫桿的不同刻槽內，重復步驟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、實驗報告
根據所記錄實驗數據，分別繪制扭矩傳感器在不同量程（0.1N.m、0.2N.m 、0.3N.m 、0.4N.m 、0.5N.m ）的M（N.m）-Uo2（V）曲線并計算各自的非線性誤差。
六、注意事項
扭矩傳感器的量程范圍為0～0.5N.m，最大扭矩150%F.S。