传感器实验归纳总结报告(00002).pdf

《传感器实验归纳总结报告(00002).pdf》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、实验一电阻应变片传感器1.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)了解半桥的工作原理，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原理及优点。(4)了解应变直流全桥的应用及电路的标定。2.实验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：?=?(1-1-1)?当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长∆?，横截面积相应减小∆?，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变∆?，故引起电阻值变化∆?。对式(1-1-1)全微分，并用相对变化量∆?∆?

2、∆?∆?来表示，则有：=−+(1-1-2)????∆?−6式中的为电阻丝的轴向应变，用?表示，常用单位??(1??=1×10??/??)。若径?∆?∆?∆?∆?∆?向应变为，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比?表示为=−?，因为=2，?????∆?∆?∆?∆??∆?∆?则(1-1-2)式可以写成：=(1+2?)+=(1+2?+)=?0(1-1-3)???∆????式(1-1-3)为“应变效应”的表达式。?0称金属电阻的灵敏系数，从式(1-1-3)可见，?0受两∆?个因素影响，一个是(1+2?)，它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是，是材料的

3、电??阻率?随应变引起的(称“压阻效应”)。对于金属材料而言，以前者为主，则?0≈1+2?，对半导体，?0值主要是由电阻率相对变化所决定。应用仪器测出应变片的电阻值变化∆?根据(1-1-3)式，可得到被测对象的应变值?，而根据应力应变关系：?=??(1-1-4)式中?——测试的应力；E——材料弹性模量。可以测得应力值?。通过弹性敏感元件，可将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边

4、，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改EG?善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压UO2=。式中E为电桥供电电压。2全桥测量电路中，将受力性质相同的两个应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值∆R1＝∆R2＝∆R3＝∆R4时，其桥路输出电压UO3=KE?。其输出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明显改善。3.实验仪器设备应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源、万用表。4.实验内容及步骤A.单臂电桥性能实验(1)应变片的安装位置如图1-1-1所示，应变式传感器已装到应变传感器模

5、块上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。可用万用表进行测量，?1=?2=?3=?4=350?。将砝码盘放好，如图1-1-1右图所示。(2)接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，顺时针调节Rw2使之大致位于中间位置，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Vo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Rw3，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Rw2的位置一旦确定，就不能改变。)(3)按图1-1-2将应变式

6、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与R5、R6、R7接成直流电桥，(R5、R6、R7模块内已接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±5V，此时应将±5V地与±15V地短接(因为不共地)如图1-1-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。为了保证测量准确，在接下来的操作中不要动电桥及从电桥输出端连接到差动放大器上的导线(部分导线被动后，输出会有较大变化)。(4)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

7、填入表1-1-1，关闭电源。表1-1-1单臂电桥输出电压与所加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mv)3.67.010.413.917.320.924.327.731.234.6∆U(5)根据表1-1-1计算系统灵敏度S1=(∆U输出电压的变化量，∆W重量变化量)和非∆W∆m线性误差δf1=×100%，式中∆m(多次测量时为平均值)为输出值与拟合直线的最大偏差，yFSyFS为满量程输出平均值，此处为200g。∆U系统灵敏度S1==0.1726(mV/g)；∆W∆m0.50非线性误差δf1=×100%=×1

8、00%=0.25%yFS200B.半桥性能实验(1)接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，