传感器实验(电阻应变式传感器).ppt

传感器实验 电阻应变式传感器,实验一 金属箔式应变片单臂电桥性能实验,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：,三、实验原理：,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：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：,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（1）,1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（2）,2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（2）,四、实验内容与步骤（2）,四、实验内容与步骤（3）,3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、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（4）,4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、实验内容与步骤（4）,四、实验内容与步骤（4）,四、实验内容与步骤（4）,四、实验内容与步骤（4）,五、注意事项,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,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：,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 金属箔式应变片半桥性能实验,一、实验目的： 比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 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：,三、实验原理：,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 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（1）,1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（2）,2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（2）,四、实验内容与步骤（2）,四、实验内容与步骤（3）,3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、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（3）,四、实验内容与步骤（4）,4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、实验内容与步骤（4）,四、实验内容与步骤（4）,四、实验内容与步骤（4）,五、实验报告,根据表21计算系统灵敏度LU/W和非线性误差f2。,六、思考题：,1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？ 2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？,