传感器实验(电阻应变式传感器).ppt

传感器感器实验电阻阻应变式式传感器感器实验一实验一 金属箔式应变片金属箔式应变片单臂电桥性能实验单臂电桥性能实验v一、实验目的：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。v二、实验仪器：二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、数显电压表、15V、4V电源、万用表（自备）。二、实验仪器：二、实验仪器：三、实验原理：三、实验原理：v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：R/R=K，式中R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，=l/l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，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。三、实验原理：三、实验原理：通过这些应变片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，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 E为电桥电源电压，R为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（1）v1图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350。把RW1、RW2、RW3、RW4都调到中间位置：先向一个方向旋到底，再向反方向旋5圈。四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）v2从主控台接入15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw3，使电压表显示为0V，Rw3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（3）v3将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（4）v4在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw4，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw4不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，填入表1-1，关闭电源。四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）五、注意事项五、注意事项v加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！六、实验报告六、实验报告v根据表11计算系统灵敏度SU/W（U输出电压变化量，W重量变化量）和非线性误差f1=m/yF.S 100，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS为满量程（200g）输出平均值。七、思考题：七、思考题：v采用单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：(1)正(受拉)应变片；(2)负(受压)应变片；(3)正、负应变片均可以。实验二实验二 金属箔式应变片金属箔式应变片半桥性能实验半桥性能实验 v一、实验目的：一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。v二、实验仪器：二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、数显电压表、15V、4V电源、万用表（自备）。二、实验仪器：二、实验仪器：三、实验原理：三、实验原理：v 不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压 v U0比单臂电桥灵敏度提高一倍，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（1）v1图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350。四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）v2从主控台接入15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw3，使电压表显示为0V，Rw3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（2）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（3）v3根据图2-1接线，R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即桥路的邻边必须是传感器中两片受力方向相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片。接入桥路电源4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1，使电压表显示为零。四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（3）四、实验内容与步骤（四、实验内容与步骤（4）v4在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw4，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示10mV，读取数显表数值，保持Rw4不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，填入下表，关闭电源。四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）四四、实实验验内内容容与与步步骤骤（4）五、实验报告五、实验报告v根据表21计算系统灵敏度LU/W和非线性误差f2。六、思考题：六、思考题：v1半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：(1)对边？(2)邻边的位置？v2桥路测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性误差？(2)应变片应变效应是非线性的？(3)零点偏移？