传感器原理及工程应用学生实验指导书

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1、《传感器原理及应用》实验指导书测控技术实验室2012年9月实验1金属箔式应变片（一）单臂电桥性能实验一、实验目的：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。二、实9佥原理：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：AR/R=K£式«

2、'AR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，^Al/1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元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的

3、受力状态。，对单臂电桥输出电压UoFEKe/4o三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、舷码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表。四、实验方法和要求：1、根据图1—1一1应变式传感器己装于应变传感器模板上。传感器中各应变片己接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，Ri=R2=R3=Ri=350Q,加热丝阻值为50Q左右固定螺丝/加热丝应变片图1—1—1应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器

4、乔顺时针调节大致到屮间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V：相连，调节实验模板上调零电位器R-1,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源（注意：当R讣险的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验（三）为止）。3、将应变式传感器的英中一个电阻应变片R.（即模板左上方的R.）接入电桥作为一个桥骨与&、&、R?接成直流电桥（弘、Rs、心模块内已接好），接好电桥调零电位器R小接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1—1—2所示。检查接线无误后，合上主控台电源

5、开关。调节心，使数显表显示为零。4、在电子称上放置一只磁码，读取数显表数值，依次增加磁码和读取相应的数显表值，直到200g（或500g）舷码加完。记下实验结果填入下表，关闭电源。R4Q-&0R29S6图1—1—2应变式传感器单臂电桥实验接线图重量（g）电压（mv）根据上表计算系统灵敏度S=AU/AW（AU输出电压变化量，△W重量变化量）和非线性误差6fFAm/yR.sX100%式中厶川为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：y^s满量程输岀平均值，此处为200g（或500g）o五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应

6、选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。（-）半桥性能实验—、实验目的：1、加深了解金属箔式应变片的应变效应，半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和特点。二、实验原理：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U°2=EK£/2。三、实验设备：同实验（一）。四、实验方法与要求：传感器安装同实验（一）。做实验（一）的步骤2,实验模板差动放大器调零。根据图1—2—1接线。出、R2为实验模板左上方的应变片，

7、注意R2应和R：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桥的相邻边。接入桥路电源±4V,调节电桥调零电位器乔进行桥路调零，实验方法3、4同实验（一）屮4、5的方法，将实验数据记入下表，计算灵敏度S2=U/W,非线性误差§f2。若实验时无数值显示说明R2与E为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。加热器R1R2R3R4接主控ta接数显表电源输出Vi土也—0—4Rp3RioQ-<=>-€><=>QR5R14R15T1—11-ERw4R17

8、R19VO2应变传感器实验模板图1—2—1应变式传感器半桥实验接线图3、下表是半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量电压五、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。（三》全桥性能实验—、实验目的:1、掌握金属箔式应变片的应变效应，全桥工作原理和性能；2、比较、总结三种测量电路输出时的灵敏度和非线性度。二、实g佥原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：r.=&=R3=R4,其变化值AR1=AR2=AR3=AR4时，其桥路输岀电压Uo3=KE£。其输出

9、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。三、实验设备：同实验(一)四、实验步骤：传感器安装同实验一。根据图1一3—1接线，实验方法与实验(二)相同。将实验结果填入下表；进行灵敏度和非线性误差计算。oo加热器接主控箱接