金属应变片电桥电路分析传感器课程设计

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1、邯郸学院本科课程设计题目金属应变片电桥电路分析学生张学东学号04指导教师李俊峰讲师年级2016级专业机械设计制造及其自动化二级学院机电学院邯郸学院机电学院2017年4月绪言电阻应变式传感器可以用于测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。具有体积小、动态响应快、测量精确度高、使用简便等优点。在航空、船舶、机械、建筑等行业里获得广泛应用。电阻应变式传感器的一个重要用途是称重，电子称是利用物体的重力作用来确定物体的重量的测量仪器，也可以用来确定与重量相关的其他量的大小、参数或特性。电子秤均由三部分组成：承重、传力复位系统，称重传感器，测量显示和数据输出的载荷测

2、量装置。应变片，是一种能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变--电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测

3、试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。电桥是比较法测量各种量的仪器，最简单的是由四个支路组成的电路，各支路称为电桥的臂。由电阻、电容、电感灯元件组成的四边形测量电路。本次课程设计根据实验设施、应变式传感器和电桥的特性来分析单臂、半桥、全桥时的数值。来了解三种情况下的工作原理得出实验结论，分析特性。I目录绪言I1金属箔式应变片—半桥性能实验11.1实验目的11.2基本原理11.3需要器件与单元11.4实验步骤12金属箔式应变片—全桥性能实验321实验目的32.2基本原理32.3需要器件与单元32.4实验步骤33金属箔式应变片―单臂电桥性能实验53.1实验

4、目的53.2基本原理53.3需用器件与单元53.4实验步骤54实验结果与分析84.1分析84.2实验结果8参考文献9小结10致谢111金属箔式应变片—半桥性能实验1.1实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。1.2基本原理半桥测量电路中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo＝EKε／2。1.3需要器件与单元主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。1.4实验步骤1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放大器调零用导线将实验模板上的±15v、⊥

5、插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连再将实验模板中的放大器的两输入口短接（＝0）；调节放大器的增益电位器大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，把±15直流稳压电源接入传感器调理电路实验挂箱，检查无误后开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节使之大致位于中间位置，在进行差动放大器调零调节实验模板放大器的调零电位器，使电压表显示为零。11图2-1应变式传感器半桥接线图2、拆去放大器输入端口的短接线，根据图2接线。注意R应和R3受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电

6、桥的相邻边。调节实验模板上的桥路平衡电位器，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500g）砝码加完。记下实验数据填入表2-1画出实验曲线，计算灵敏度=U/W,非线性误差δ。实验完毕,关闭电源。表2-1重量(g)20406080100120140160电压(mv)-3.2-6.4-8.7-12.1-16-19.3-22.1-23.8112金属箔式应变片—全桥性能实验21实验目的了解全桥测量电路的优点。2.2基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相

7、反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。其桥路输出电压Uo＝KEε。2.3需要器件与单元主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。2.4实验步骤1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放大器调零用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连再将实验模板中的放大器的两输入口短接（＝0）；调节放大器的增益电位器大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关

8、打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器，使电压表显示为零