传感器原理与地的应用实验指导书

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1、实用标准文案实验一压力测量实验实验目的：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．比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点，了解全桥测量电路的优点。3．了解应变片直流全桥的应用及电路标定。二、基本原理：1．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：ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压

2、的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。（E为供桥电压）。2．不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2，比单臂电桥灵敏度提高一倍。3．全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，应变片初始阻值是R1=R2=R3=R4，当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，桥路输出电压U03=KEε，比半桥灵敏度又提高了一倍，非线性误差进一步得到改善。4.电子秤实验原理为实验三的全桥测量原理，通过对电路调

3、节使电路输出的电压值为重量对应值，将电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。三、实验所需部件：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)、自备测试物。四、实验步骤：精彩文档实用标准文案1、根据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。2、实验模板差动放大器调零，方法为:①接入模板电源±15V(

4、从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕关闭主控箱电源。3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控

5、箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：5、根据表（1-1）计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW(ΔV为输出电压平均变化量；ΔW重量变化量)，计算非线性误差：δf1=Δm/yF·S×100%，式中Δm为输出电压值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量：yF·S为满量程时电压输出平均值。6、保持上述单臂实验的各旋钮位置不变。7、根据图1-3接线，R1、R2为实验

6、模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即桥路的邻边必须是传感器中两片受力方向相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片。接入桥路电源±4V，先粗调Rw1，再细调Rw4，使数显表指示为零。注意保持增益不变。8、同单臂实验（4）步骤，将实验数据记入表（1）-2，计算灵敏度S=ΔV/ΔW，非线性误差δf2。若实验时数值变化很小或不变化，说明R2与R1为受力状态相同的两片应变片，应更换其中一片应变片。表1-2，半桥测量时，输出电压与负载重量的关系精彩文档实用标准文案9、保持双臂实验的各旋钮位置不变。10、根据图1-4接线，将R1、R2、R3、

7、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错调节零位旋钮Rw1，并细调Rw4使电压表指示为零，保持增益不变，逐一加上砝码。将实验结果填入表1-3；进行灵敏度和非线性误差计算。1-3，全桥测量时,输出电压与负载重量的关系11、按图1-4全桥接线，电压表置2V档，合上主控箱电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，并细调Rw4使数显表显示0.00V。12、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节增益电位器Rw3(即满量程调整)，使数显表显示为0.200V或-0.200V。13、拿去所有砝码,再次调零。14、重复2、3步骤的标定过程，一直到满量程显示0.20

8、0V，空载时显示0.000V为止，把电压量纲V改为重量量纲g，即成为一台原始的电子秤。15、把砝码依次放在托盘上，将相应的电压表数值填入下表：16、根据上表计算非线