实验六 直流全桥的应用—电子秤实验

一、实验目的：了解应变片直流全桥的应用及电路标定。

二、基本原理：电子秤实验原理为实验三的全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，将电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始电子秤。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、±15V电源、±4V电源。

四、实验步骤：

1、按图1-4全桥接线，电压表置2V档，合上主控箱电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，并细调Rw4使数显表显示0.00V。

2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节增益电位器Rw3(即满量程调整)，使数显表显示为0.200V或-0.200V。 3、拿去所有砝码,再次调零。

4、重复2、3步骤的标定过程，一直到满量程显示0.200V，空载时显示0.000V为止，把电压量纲V改为重量量纲g，即成为一台原始的电子秤。

5、把砝码依次放在托盘上，将相应的电压表数值填入下表： 重量(g) 电压(mv) 6、根据上表计算非线性差值。

7、分析误差来源，比较一下这个实验结果与实验三结果有什么不同点？ 8、在托盘上放上一未知重量的物体（<200g），根据电压表指示值，它有多重？

实验七 交流全桥的应用—振动测量实验

（建议先做P65、P66两项附加实验）

一、实验目的：了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。

二、基本原理：交流全桥是一种将直流供桥电压变为一定频率的交流电压的测量方法。对于动态应变信号用交流应变电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相/检波/滤波电路后才能得到相应的信号，此信号可以从示波器读得。 三、需用器件与单元：音频振荡器、低频振荡器、万用表(自备)、应变式传感实验模板、移相/检波/低通模块、动态应变输出线、双线示波器(自备)、振动源。 四、实验步骤： 1、将应变模块上的传感器改为振动梁上的应变片，振动梁上的四片应变片已组成全桥，可将振动梁上的应变片输出插座用专用连接线与应变传感器实验模板上电桥模型的四个插孔直接相连，接线时应注意连接线上每个插头的意义，注意4个应变片的受力状态，若对角线的阻值为350Ω则接法正确。

2、根据实验一第②步，将差动放大器调零。

3、根据图1-6接线，并注意接好R8、Rw1、C、Rw2交流电桥调平衡网络。检查接线无误后，合上主控箱电源开关，将音频振荡器的频率调节到5KHZ左右，幅度调节到10Vp-p。(频率可用频率数显表fin端监测，幅度可用示波器监测)。将示波器接入相敏检波的输出端，观察示波器的波形，顺时针调节Rw3到最大，调节Rw1、Rw2、Rw4，使示波器显示的波形最小(示波器的Y轴为0.1V/div，X轴为0.2ms/div)，用手按下振动梁(且按住不放)，调节移相器与相敏检波器的旋扭，

示波器显示的波形有检波趋向后再松手。

4、将低频振荡器输出接入振动台低频输入插孔，调节低频振荡器输出幅度和频率使振动台(圆盘)明显振动。

5、调节示波器Y轴为50mv/div、X轴为20ms/div，用示波器分别观察差动放大器输出端(调幅波)和相敏检波器输出端(解调波)及低通滤波器输出端(包络线)波形，调节移相/相检电位器旋钮，用示波器观察各级波形的变化，体会电路中各电位器的作用，并使低通滤波器输出的波形不失真且峰一峰值最大。

6、固定低频振荡器幅度钮旋位置不变，低频输出端接入数显单元的fin端，把数显频率/转速表的切换开关打到频率档监测低频频率。调节低频输出频率，用示波器读出低通滤波输出电压V0的峰-峰值，填入表1-5。 表1-5：应变梁的幅频特性 F(Hz) V0(p-p) 从实验数据得出振动梁的共振频率约为 Hz。 五、思考题：

1、在交流电桥测量中，对音频振荡器频率和被测梁振动频率之间有什么要求？ 2、请归纳直流电桥和交流电桥的特点？ 小结：

电阻应变式传感器从1938年开始使用到目前，仍然是当前称重测力的主要工具，电阻应变式传感器最高精度可达万分之一甚至更高，除电阻应变片(丝)直接用以测量机械、仪器及工程结构等的应变力外，主要是与种种形式的弹性体相配合，组成各种传感器和测试系统。如称重、压力、扭矩、位移、加速度等传感器，常见的应用场合如各种商用电子称、皮带称、吊钩称、高炉配料系统、汽车衡、轨道衡等等。

实验八 压阻式压力传感器压力测量实验

一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。

二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条并接成电桥。在压力作用下，基片产生应力，根据半导体的压阻效应，电阻条的电阻率会产生很大变化而引起电阻值的变化，我们把这一变化量引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。

三、需用器件与单元：压力源(已在主控箱内)、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显表、直流稳压源±4V、±15V。 四、实验步骤：

1、根据图2-1连接管路和电路，主控箱内的压缩泵、贮气箱、流量计之间的管路在内部已接好。将硬气管一端插入主控箱面板上的气源快速插座中(注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压，则硬管可轻松拉出)。软导管与压力传感器接通。这里选用的差压传感器有两只气咀，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验电路连接见图2-2，压力传感器有4个引脚，③端接+4V电源，①端接地，②端为V0+，④端为V0-。

2、实验模板上Rw2用于调节零位，Rw1可调放大倍数，模板的放大器输出V02引到主控箱数显表的Vi插座，将电压量程显示选择开关拨到20V档，Rw1大约旋至中间，反复调节Rw2使数显表显示为零。

3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮（逆时针旋转），开通流量计。

4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮起悬于玻璃管中。

5、逐步关小流量计旋钮（顺时针），使标准压力表指示在4KPa左右，并记下电压表读数。 6、进一步关小流量计旋钮，压力每上升1KP记下相应的电压表数值，并填于下表。 表(2-1)压力传感器实验模块输出电压与输入压力的关系：4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮起悬

表(2-1)压力传感器实验模块输出电压与输入压力的关系： V0(V) 4KPa P(KP)

7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。

8、如果本实验装置要成为一个12KPa的压力计，则必须对电路进行标定，过程如下：①当气压为零时，调节Rw2使数显电压表显示0.000V，②输入12KPa气压，调节Rw1，使数显表显示1.200V，反复上述过程直到足够的精度即可。 五、思考题：

利用本系统如何进行真空度测量？

实验九 扩散硅压阻式压力传感器差压测量*

一、实验目的：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。

二、基本原理：当压阻式压力传感器的硅基片上受到两个方向不同的压力P1和P2作用时，由于它们对基片产生的应力正好相反，因此作用在基片上的有效压力P=P1-P2，从而可以进行差压测量。

三、需用器件与单元：实验八所用器件和单元、压力气囊。 四、实验步骤：

请学员们自拟一个差压测量的方法。

实验十 差动变压器的性能实验

实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。

二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。在传感器的初级线圈上接入高频交流信号，当初、次中间的铁芯随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感磁通量