传感与测试技术实验指导书

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1、目录项目任务书项目一应变式电子秤设计及验证实验2实验指导书项目一应变式电子秤设计及验证实验3实验1・1应变片单臂电桥性能实验3实验1・2应变片半桥性能实验10实验1・3应变片全桥性能实验12实验1・4应变式电子秤验证实验14项目任务书项目二振动测试系统设计及验证实验15实验指导书项目二振动测试系统设计及验证实验16实验2・1差动变压器的性能实验16实验2・2差动变压器零点残余电压补偿实验21实验2・3差动变压器测位移实验22实验2・4振动测试系统验证实验25项目任务书项目三玻璃透光特性测试系统设计

2、及验证实验26实验指导书项目三玻璃透光特性测试系统设计及验证实验27实验3・1发光二极管的照度标定实验27实验3・2光敏电阻特性实验30实验3・3硅光电池特性实验32实验3・4玻璃透光特性验证实验34基于项目的课程实验——项目任务书项目一应变式电子秤设计及验证实验一项目要求电子秤是一种常用计量器具，在贸易中被广泛应用。本项廿要求同学们以应变式传感器为皱感元件，设计一种电了秤。分析影响称量准确性的影响因素，并提出解决办法。被测物体为标准祛码，要求设计的电子秤在标定后能够准确称量标准祛码。二项目目的通

3、过该项目的实施，让学生在了解差应变式传感器原理和特性的基础上，掌握基于应变式传感器的测试系统的设计、实施和验证方法。培养学生分析测试任务、测试传感元件、设计和搭建测试系统、消除干扰及影响因素的能力，从而提高学生设计和制备基于传感器的测试系统的能力。三项目任务分解(1)任务分析及草案设计(课外完成)学生利用所学知识，对项目任务进行分析并进行测试系统草案设计。(2)元器件特性测试(4学时)对元器件特性进行测试并对测试数据进行分析。包含实验内容：应变片单臂电桥性能实验应变片半桥性能实验应变片全桥性能实验

4、(3)测试系统详细设计(课外完成)学生依据元器件特性测试的数据和所选定元器件，进行测试系统详细设计。分析可能的干扰和影响因素，提出消除方法。(4)测试系统搭建及验证(2学时)依据详细设计方案，搭建测试系统并进行验证实验，分析实验结果。包含实验内容：应变式电了秤验证实验(5)撰写项目总结报告(课外完成)总结项目工作，完成项目报告。报告内容应当包扌比项目任务、任务分析、方案设计、元器件特性分析与选择、项口实现与分析、结论等内容。基于项目的课程实验一一实验指导书项目―应变式电子秤设计及验证实验实验1-1

5、应变片单臂电桥性能实验一、实验目的了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。二、基本原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片來组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化侑号输岀。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建

6、筑测量等行业应用十分广泛。1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产牛应变而英电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为p时，根据电阻的定义式得当导体因某种原因产生应变时，英长度L、截面积A和电阻率p的变化为dL、dA、dp相应的电阻变化为dR。对式(1・1・1)全微分得电阻变化率dR/R为：(1-1-2)式中：dL/L为导体的轴向应变量比；dr/i•为导体的横向应变量&由材料力

7、学得：8l=-(1-1-3)式中：卩为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3〜0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1-1-3）代入式（1-1-2）得:«P（1-1-4）式（1-1-4）说明电阻应变效应主要取决于它的儿何应变（儿何效应）和本身特冇的导电性能（压阻效应）。2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。（1）、金丿瓜导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；町取^«G+2jW）畸R（1-1-5）其灵敏度系数为：K=存5金属导体在受到应变作用时将产

8、生电阻的变化，拉伸时电阻增人，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。金属导休的电阻应变灵敏度一般在2左右。（2）、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/RvudM。半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。在半导体受力变形吋会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化,这种物理现象称Z为半导体的压阻效应。不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同，可以是正（使电阻增人）的或负（使电阻减小）