传感器实验指导书 下载本文

4、在传感器托盘上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码并读取相应的数显表数值,记下实验结果填入表(1-1)。

表1-1:单臂测量时,输出电压与负载重量的关系:

5、根据表(1-1)计算系统灵敏度S:S=ΔV/ΔW(ΔV为输出电压平均变化量;ΔW重量变化量),计算非线性误差:δf1=Δm/yF2S3100%,式中Δm为输出电压值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量:yF2S为满量程时电压输出平均值。 五、思考题:

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、基本原理: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U02=EK/ε2,比单臂电桥灵敏度提高一倍。

三、需用器件与单元:同实验一。 四、实验步骤:

1、保持实验(一)的各旋钮位置不变。

2、根据图1-3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,先粗调Rw1,再细调Rw4,使数显表指示为零。注意保持增益不变。 3、同实验一(4)步骤,将实验数据记入表(1)-2,计算灵敏度S=ΔV/ΔW,非线性误差δf2。若实验时数值变化很小或不变化,说明R2与R1为受力状态相同的两片应变片,应更换其中一片应变片。 时,输出电压与负载重量的关系

表1-2,半桥测量时,输出电压与负载重量的关系 重量(g) 电压(mv) 五、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?

实验三 金属箔式应变片全桥性能实验 一、实验目的:了解全桥测量电路的优点。

二、基本原理:全桥测量电路中,将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,应变片初始阻值是R1= R2= R3=R4,当其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,桥路输出电压U03=KEε,比半桥灵敏度又提高了一倍,非线性误差进一步得到改善。

三、需用器件和单元:同实验一。 四、实验步骤:

1、保持实验(二)的各旋钮位置不变。。

2、根据图1-4接线,将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥,注意受力状态不要接错,调节零位旋钮Rw1,并细调Rw4使电压表指示为零,保持增益不变,逐一加上砝码。将实验结果填入表1-3;进行灵敏度和非线性误差计算。

表1-3,全桥测量时,输出电压与负载重量的关系 重量(g) 电压(mv) 五、思考题:

1、全桥测量中,当两组对边(R1、R3)电阻值相同时,即R1= R3, R2= R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:(1)可以,(2)不可以。

2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻。

实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较

一、实验目的:比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性误差,得出相应的结论。 二、实验步骤:根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性误差,从理论上进行分析比较,阐述理由。(注意:实验一、二、三中的放大器增益必须相同)。

实验五 金属箔式应变片全桥温度影响实验 一、实验目的:了解温度对应变片测试系统的影响。

二、基本原理:电阻应变片的温度影响,主要来自两个方面:①敏感栅丝电阻温度系②敏感丝的线膨胀系数与弹性体的线膨胀系数不一致。因此当温度变化时,在被测体受力状态及大小不变时,输出电压会有一定的变化。

三、需用器件与单元:应变传感器实验模板、数显表单元、直流源、加热器(已贴在应变片底部)

四、实验步骤:

1、保持实验三实验结果。

2、将200g砝码加于砝码盘上,在数显表上读取某一数值U01。

3、将主控箱上+5V直流稳压电源接于实验模板的加热器插孔,数分钟后待数显电压表显示基本稳定后,记下读数Uot,Uot-Uo1即为温度变化对全桥测量的影响。计算这一温度变化产生的相对误差。

五、思考题:

1、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法? 2、应变式传感器可否用于测量温度?