工程测试技术》实验指导书

《工程测试技术》实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、《工程测试技术》实验指导书16目录实验一电阻应变片的原理及应用………………………………………………………………3实验二电容式传感器的原理及应用……………………………………………………………8实验三光纤传感器原理及应用…………………………………………………………………11实验四光电和磁电传感器原理及应用…………………………………………………………14实验一电阻应变片的原理及应用一、实验目的：161.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。3.了解全桥测量电路的优点。二、实验设备：双杆式悬臂梁应变传感器

2、、托盘、砝码、数显电压表、±5V电源、差动放大器、电压放大器、万用表（自备）。三、实验原理：㈠单臂电桥实验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（1-1）式中为电阻丝电阻相对变化；为应变灵敏系数；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组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片（R1、R2、R3、R4）分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。图1-1双杆式悬臂梁称重传感器结构图通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力

3、状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R6=R7=R8=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压（1-2）E为电桥电源电压；式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为16图1-2单臂电桥面板接线图㈡半桥性能实验不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图1-3所示。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为（1-3）式中为电阻丝电阻相对变化；为应变灵敏系数；为电阻丝长度相对变化。E为电桥电源电压。式1-3表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈

4、线性关系。图1-3半桥面板接线图㈢全桥测量电路16全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图1-4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出（1-4）式中E为电桥电源电压。为电阻丝电阻相对变化；式1-4表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。图1-4全桥面板接线图四、实验内容与步骤㈠单臂电桥实验1．悬臂梁上的各应变片已分别接到调理电路面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。2．按图1-2只接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大

5、器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接数显电压表（选择200mV档），开启直流电源开关。将“差动放大器”增益电位器与“电压放大器”增益电位器调至最大位置（顺时针最右边），调节调零电位器使电压表显示为0V。关闭直流开关电源。（两个增益调节的位置确定后不能改动）3．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R6、R7、R8构成一个单臂直流电桥。电桥输出接到“差动放大器”的输入端，电压放大器的输出接数显电压表。预热五分钟。4．加托盘后调节Rw2使电压表显示为零（采用200mV档）。5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读

6、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砝码加完，记录实验数据填入表1-1。表1-116重量（g）电压(mv)㈡半桥性能实验1．应变传感器已安装在悬臂梁上，可参考图1-1。2．按图1-3接好“差动放大器”和“电压放大器电路”。“差动放大器”调零，参考实验A步骤2。3．按图1-3接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边。4．加托盘后电桥调零，参考实验㈠步骤4。5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入表1-2。表1-2重量（g）电压(

7、mv)㈢全桥测量电路1．应变传感器已安装在悬臂梁上，R1、R2、R3、R4均为应变片，可参考图1-1。2．差动放大器调零，参考实验㈠步骤2。3．按图1-4接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两对应变片分别接入电桥的邻边。4．加托盘后电桥调零，参考实验㈠步骤4。5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入下表。表1-3重量（g）电压(mv)6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。五、实验报告㈠单臂电桥实验1．根据实验所得数据计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变

8、化量，ΔW重量变化量）2．计算单臂电桥的非线性误差δ