生物医学传感器实验

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1、生物医学传感器实验课程组成员：李振新、高风梅、刘艳办公电话：0373-3831929新乡医学院生命科学实验教学中心贵阳论坛www.gywoo.com目录实验六热敏电阻的特性实验一金属箔式应变片——半桥性能实验实验二金属箔式应变片——全桥性能实验实验三电容式传感器的位移特性实验实验五霍尔传感器的位移特性实验四差动变压器的性能测定实验一金属箔式应变片——半桥性能实验生物医学传感器教研组刘艳Email:liuyan2010@eyou.com一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，半桥工作原理和性能。二、实验器材应变式传感器实验

2、模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源、万用表。三、基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为：用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路将机械变化转换为相应的电压或电流的变化。将两个应变片接入电桥的相邻臂中，若使一个应变片受拉，另一个受压，称为半桥差动电路,如图1所示。若R1=R2，R3=R4，Ｒ3Ｒ4ＢＤＡＣＲＬＵＯＩＬＥ图1半桥电路四、实

3、验步骤：1.应变式传感器安装应变片的安装位置如图2，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4（如图3示）。图2应变式传感器安装示意图应变片接口图3应变传感器模块2.进行差动放大器调零将差放的正、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。检查无误后，合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位器Rw3，使数显表显示为零。如图4所示。图4差动放大器调零R2应和R1受力状态相反，即将两片受力相反的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±5V，调节电桥调零电

4、位器Rw1进行桥路调零。图5接线3.接线4.实验记录在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并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。重量(g)电压(mV)表1半桥测量时，输出电压与加负载重量值五、注意事项1.不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。2.电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。六、思考题半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：(1)对边(2)邻边。七、实验报告要求1.记录实验数据，并绘制出半桥时传感器的特性曲

5、线。2.根据实验数据计算系统灵敏度及非线性误差生物医学传感器课题组高凤梅Email:mei_zz@163.com实验二金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，全桥工作原理和性能。二、实验器材应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源、万用表。三、基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为：用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电

6、阻值发生相应变化，通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化。电桥平衡时，ＵＯ＝０，则电桥平衡条件为：R1R4=R2R3当R∞时，电桥的输出电压Ｒ2Ｒ1Ｒ３Ｒ４ＢＤＡＣＲＬＵＯＩＬＥ图1测量桥路当R∞，应变片阻值和应变量相同时，电压输出为：半桥时：全桥时：全桥测量时，与半桥相比，输出电压增大一倍。输出灵敏度提高，非线性得到改善。四、实验步骤：1.安装应变片应变片的安装位置如图1所示，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4（如图2示）。图2应变式传感器安装示意图应变片接

7、口图3应变传感器模块2.进行差动放大器调零将差放的正、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。检查无误后，合上主控箱电源开关，调节实验模板上调零电位器Rw3，使数显表显示为零。图4差动放大器调零接线图3.按右图接线⑴应变片接入桥路。注意将两受力相反的电阻应变片作为电桥的相邻边。⑵接入桥路电源±5V，⑶调节电桥调零电位器Rw1，进行桥路调零。图5全桥接线图4.放砝码在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并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。重量（g）电

8、压（mV）表1输出电压与加负载重量值记录表五、注意事项1.不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。2.电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。六、思考题全桥测量时四片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。七、实验报告要求：1.记录实验数