传感器与检测技术课堂实训-实验二 中职 高三 工信版

实验二：应变传感器性能实验 实验2.1 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解金属箔式应变片的应变效应，应变式传感器的工作原理； 2、掌握单臂测量电路的工作原理。 二、实验内容 1、记录所加重量与电桥电压输出数据； 2、计算灵敏度、非线性误差δ。 三、实验原理、方法和手段 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：。式中：为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，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受力状态。对单臂电桥输出电压。 四、实验条件 主机箱（±4V、±15V、电压表）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、数显万用表。 五、实验步骤 应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。 图 2-1应变式传感器单臂电桥实验安装、接线示意图 1、根据图2-1安装、接线。应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的、、、和加热器上。传感器左上角应变片为；右下角为；右上角为；左下角为。当传感器托盘支点受压时，、阻值增加，、阻值减小，可用数显万用表进行测量判别。常态时应变片阻值＝＝＝＝，加热丝阻值为左右。 2、放大器输出调零：将图2-1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接（Vi＝0），调节入放大器的增益电位器大约到中间位置（先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈），将主机箱电压表的量程切换开关到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器，使主机箱电压表显示为零。 3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原（见图2-1接线图），调节实验模板上的桥路平衡电位器，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果，填入表2-1，画出实验曲线。 表2-1 应变式传感器单臂电桥性能实验数据 重量（g） 电压（mV） 4、根据表2-1计算系统灵敏度（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差。式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。 六、思考题 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（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2.2 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的 1、了解金属箔式应变片的应变效应，应变式传感器的工作原理； 2、掌握半桥测量电路的工作原理； 3、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 二、实验内容 1、记录所加重量与电桥电压输出数据； 2、计算灵敏度、非线性误差δ。 三、实验原理、方法和手段 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。 四、实验条件 主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、数显万用表。 五、实验步骤 1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，将实验模板差动放大器调零：用导线将实验模板上的15V、插口与主机箱电源15V、分别相连，再用导线将实验模板上放大器的两输入端口短接（Vi＝0），调节入放大器的增益电位器大约到中间位置（先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈）；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器，使电压表显示为零。 图 2-2应变式传感器半桥接线图 2、拆去放大器输入端口的短接线，根据图2-2接线。注意应和受力状态相反，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。调节实验模板上的桥路平衡电位器，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表数值，直到200g（或500g）砝码加完。记下实验结果，填入表2-2，画出实验曲线。计算灵敏度，非线性误差δ。实验完毕，关闭电源。 表2-2 应变式传感器半桥实验数据 重量（g） 电压（mV） 六、思考题 1、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。 2、桥路（差动电