传感器与检测技术课堂实训-实验二.docx
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1、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。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
2、。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
3、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(Vi0),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
4、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(U输出电压变化量,W重量变化量)和非线性误差。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;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
5、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。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(Vi0),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
6、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。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
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