电磁学综合实验(学生)

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1、电磁学综合实验基本要求（一）非平衡直流电桥的应用实验要求1.学习与掌握用非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法。2.学习与初步掌握非平衡电桥的设计方法；学习与掌握根据不同待测电阻值选择桥式。3.在YJ-DZT-II电磁学综合实验平台上，用“非平衡直流电桥及应用模板”测量电阻在平衡点附近电阻的改变量ΔR与电桥输出改变量ΔU之间的关系，并用最小二乘法求灵敏度Su(Su=ΔU/ΔR)及相关系数γ。（二）电子秤设计在日常生活和生产中，电子秤已经得到了广泛的应用，电子秤是通过压力传感器,把被测量

2、物体的质量转换成电信号输出,通过放大器放大后,由二次仪表直接显示出来.设计研究要求1.研究、测量应变式传感器的压力特性，计算其灵敏度。2.根据应变式传感器的压力特性设计、制作一个电子秤，该电子秤应达到如下的技术指标:1）量程:0—100.g。2）精度:在量程范围内,额定误差小于最大量程的1%　。3）灵敏度:1g4）显示:电压输出0—100.mV5）说明测量的原理,给出各组成部分的性能测试数据,证明能达到以上技术指标,写出设计研究总结报告。思考题：（查资料）1.简述非平衡直流电桥的工作原理。2.简述非平

3、衡直流电桥的优缺点。3.简述应变式压力传感器的工作原理。附录：7（一）非平衡直流电桥的应用1．非平衡电桥的工作原理非平衡电桥原理如图1所示：B、D之间为一负载电阻Rg，只要测量电桥输出Ug、Ig即可得到Rx值。电桥分类等臂电桥：R1=R2=R3=R4。输出对称电桥，也称卧式电桥：R1=R4=R，R2=R3=Rˊ,且R≠Rˊ。电源对称电桥，也称立式电桥：R1=R2=R，R3=R4=Rˊ，且R≠Rˊ。输出电压当负载电阻Rg→∞，即电桥输出处于开路状态时，Ig=0，仅有电压输出，用U0表示，若后面接数字电压

4、表或高阻抗放大器时属此种情况。根据分压原理，ABC半桥的电压降为US，通过R1、R4两臂电流为（1）则R4上的电压降为（2）同理R3上的电压降为（3）输出电压U0为UBC与UDC之差（4）满足条件或者（5）时，则电桥输出U0=0，即电桥处于平衡状态，式（5）就称为电桥平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂的电阻变化有关。若R1、R2、R3固定，R4为温度之函数Rt=R（t）=Rx，则当温度从t→t+Δt时，R4→R4+ΔR，因电桥不平衡而产生

5、的电压输出为（6）若阻值变化很小，即ΔR<

6、下，等臂电桥、卧式电桥输出电压比立式电桥的输出电压高，因此灵敏度也高，但立式电桥测量范围大，可以通选择R、Rˊ来扩大测量范围，R、Rˊ差距愈大，测量范围也愈大。不平衡电桥实验模板如图2所示，UBD为电桥的输出端，用数字表可直接测量电桥的输出电压。2.实验步骤：(1)用电阻箱代替Rt接入实验模板的电路中，调节R11使之为100.0Ω,然后用导线连接Rt与R11,接入5V的工作电压，用数字万用表测量UBD输出端电压,调节Rw使电桥平衡(UBD=0)。(2)等量改变电阻箱数值0.5——1.0Ω共10次，测出

7、与各电阻对应的电桥输出电压UBD。(3)用最小二乘法求出电压随电阻变化的灵敏度S(S=ΔUBD/ΔR)及相关系数γ。（二）电子秤的设计与制作7在日常生活和生产中，电子秤已经得到了广泛的应用，电子秤是通过压力传感器,把被测量物体的质量转换成电信号输出,通过放大器放大后,由二次仪表直接显示出来.一、原理和方法提示1．压力传感器应变式压力传感器的结构如图1所示，主要由双孔平衡梁和粘贴在梁上的电阻应变片R1—R4组成，电阻应变片一般由敏感栅、基底、粘合剂、引线、盖片等组成.应变片的规格一般以使用面积和电阻值来

8、表示，如“3×10mm2，350Ω”.R1R4R2R3ΔUE图2R1R3R2R4图1敏感栅由直径约0.01mm--0.05mm高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基片上，基底应保证将构件上的应变准确地传送到敏感栅上去，故基底必须做得很薄（一般为0.03mm--0.06mm），使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起；另外，它还应有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性。基底材料有纸、胶膜和玻璃