O柚舄 [仪器与电子学院实验报告成绩软件仿真性实验）班级： 学号： 学生姓名：实验题目：电阻应变片的应用与数据处理一、实验目的1、 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能2、 了解电阻应变片粘贴方法：3、 理解电阻应变片桥路的构成和设计方法4、 掌握电阻应变片的应用与数据处理5、 学习MATLAB更多的绘图指令二、实验内容及原理1、 设计信号运算电路，并在 MultiSim 环境下搭建仿真电路2、 将虚拟信号发生器接入输入端3、 用虚拟示波器测量所仿真的电桥放大电路输出信号4、 将上述仿真的阻值变化与输出电压的关系记录下来，利用MATLAB绘制阻值-电压信号 曲线5、 按照所给电压-重量数据利用MATLAB绘制实测曲线与利用MultiSim仿真所得的重量- 电压曲线进行对比6、 不同于实验一，将对所绘图像精细程度有更多要求，将会要求更精致的图像电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述 电阻应变效应的关系式为：AR / R = K式中AR/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，£ =Al/1为电阻丝长度相对变化， 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受 力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力 状态。
单臂电桥输出电压U 0]= EK /4最小二乘法对于直线方程y = A.*x + B 一阶线性拟合计算方法如下：n・工x y _丫x 丫yi i i iA = —i 1—i—n・Xx2 _（》x f一 ’IJ 丿B = y 一 A - x系统灵敏度为 A；最大偏差 = |实测值-拟合值|所得数据矩阵中的最大值； 非线性误差=最大误差./量程在 MATLAB 中利用一般的绘图指令 plot 所绘制的 figure 图像其实依然是一个可以进行更 多操作的句柄（比如常用的gca）,对其进行操作，可以使所做图像更加精致，可以使所得图 像表述的更加清晰三、实验步骤1、在MultiSim软件环境中搭建如图2-1所示的单端输入电桥放大电路,把任一 Zj（i=1,2,3,4） 处电阻替换为滑动变阻器，设置变阻器为不同阻值情况，测量输出电压与阻值变化的关系并 记录图 2-1 反相输入电桥放大电路第2页共5页2、在 MATLAB 中绘制所记录的电压-阻值关系曲线作为仿真曲线3、如表2-1 所示数据为单臂电桥输出电压与所加负载重量测量数值见表 2-1 重量- 电压实测数据表重量（g）9981493.11987.12482.42482.41987.11493.1998电压（V）-1.091-1.658-2.2-2.74-2.74-2.2-1.63-1.07根据上表，在 MATLAB 绘制重量-电压曲线图，观察其与仿真曲线的差别。
4、对实测数据进行一阶线性拟合，根据计算所得的拟合直线方程，得出系统灵敏度、拟 合直线的最大偏差及线性度（非线性误差）计算公式如下：根据实测数据拟合直线方程：u = A.*g + B;系统灵敏度为 A；最大偏差 = |实测值-拟合值|所得数据矩阵中的最大值；线性度（非线性误差）= 最大误差./量程5、利用 figure 函数学会多张图的切换选择，学会使用 set（gca,...）对所选定的图像的各项参 数进行调整四、实验数据及程序代码5-2-2.5500重星I £ mure100015OD2OW2500端辑過查更迪看入CD 二具CD 卓直助窗口凹帮助CtDQ |除|软忍紗⑥區摇T©>|□到■口重量-电压拟合直线-D.5Key=A丄r-VA-IkC： W\— R2 ■ j ■—' Wv— ■ ■ r<：v^1kQ： :■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ I■ * * * J Vf D ~r ■ ■ - ■ ■ ■ ■ ■.Ct ..、 -L-VAR51KG：IkQ：::20kC 94%WMQhm实验代码：2482.4 1987.1 1493.1 998];-2.74 -2.2 -1.63 -1.07];<0.0011,0.<£25]0.0225>2,71)086-04^.041 ^0.0049/0,0076. -0,0079,0,0049/0,01 州-0,0£13] [^.70860-04,0.0412^004^0.0073,0.0078,0.004^0.0138/3.0213]-0.00111j(21 double：-1,0&13. -1, -2,19 51. -^,7478..-2747^ -^,1951.-1.5438.-1.0913：：958J1.4931e+O3J1.9871ei-03^.4824e4-03^.4824e+O3J1.987lle+03Jl.493le+33l998] 1x21 daubie-0.0150朋 5Q-22{K朋 274M.-274址乜 迢処-加1™)]1x21 double0.0412X=[998 1493.1 1987.1 2482.4Y=[-1.091 -1.685 -2.2 -2.74 a=polyfit(X,Y,1); x1=500:100:2500; y1=a(1)*x1+a(2); s1=polyval(a,x1) s2=polyval(a,X)cha1=s2-Y cha2=abs(cha1)LMD=a(1)B=a(2) zdpc=max(cha2) XXD=zdpc/-2.74 figure() h=plot(X,Y,'*',x1,y1,'r') set(h,'LineWidth',2)set（ xlabel（'重量'）,'Fo nt size' ,12, 'color' , 'r'）set（ ylabel（'电压'）,'Fo nt size' ,12, 'color' , 'g'） title（' 重量-电压拟合直线' ）可以得到：Y=-0.0011X+0.0225灵敏度为 0.0011 最大偏差为 0.0412 线性度为-0.0150五、实验结论与感悟1、同一功能的实现可以使用不同的方法，使用不同的函数来实现，有的简单直接 有的亦可曲径通幽！2、我熟悉了对数据处理常用函数的使用！第5页共5页。