《物理电学-9号 电阻应变片的三个实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理电学-9号 电阻应变片的三个实验（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 传感器实验台实验指导传感器实验台实验指导实验一实验一 金属箔式应变片金属箔式应变片单臂电桥性能实验单臂电桥性能实验一、实验目的一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥的工作原理和性能。二、实验内容二、实验内容了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作情况。三、实验仪器三、实验仪器 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、15V 电源、4V 电源、万 用表（自备） 。四、实验原理四、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：式中为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系RKuRR R数, 为电阻丝
2、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lul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 。14OEKuU五、实验注意事项五、实验注意事项 1、差放调零完成后，应将差放的线拆掉，再按图 12 接线做实验。六、实验步骤六、实验步骤 1、了解所需单元、部件在模块所在的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔 式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。 2、如图（11）应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模 板的左上方的 R1、R2、R3、R4。加热丝也
3、接于模板上，可用万用表进行测量判别， R1R2R3R4350，加热丝阻值为 50 左右。 3、接入模板电源15V（从主控台引入） ，检查无误后，合上主控台电源开关，将实 验模板调节增益电位器 RW3 逆时针旋到底，预热五分钟，再进行差动放大器调零，方法 为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端 Vin 相连，调节 实验模板上调零电位器 RW4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到 2V 档） 。关闭 主控台电源。图 11 应变式传感器安装示意图图 12 应变式传感器单臂电桥实验接线图4、拆掉差放调零的连接线，即将差放正、负输入对地短接的线拆掉。 5、将应变式传感器的其
4、中一个应变片 R1（即模板左上方的 R1）接入电桥作为一个桥 臂与 R5、R6、R7 接成直流电桥（R5、R6、R7 模块内已接好） ，接好电桥调零电位器 RW1， 接上桥路电源4V（从主控台引入）如图 12 所示。检查接线无误后，合上主控台电源开 关。调节 RW1。 （数显表的切换开关打到 2V 档） 6、在应变托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，逐个增加砝码个数，每增加一个砝 码读取相应的数显表值，直到十个砝码全部加完。记下实验结果并填入下表，关闭电源。 （实验结论：实验结论：1、理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但实际上由于实验存在着、理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但
5、实际上由于实验存在着 一定的误差，电压值的增量可能不完全相等，只要电压增量值的偏差不大则可认为实验数一定的误差，电压值的增量可能不完全相等，只要电压增量值的偏差不大则可认为实验数据是正确的据是正确的 2、按图、按图 12 接线时电压输出值可能为负值，负值并不影响实验线性度，也能接线时电压输出值可能为负值，负值并不影响实验线性度，也能 填入实验表格，如果想得到正值，只需图将图填入实验表格，如果想得到正值，只需图将图 12 差放的输入互换即可）差放的输入互换即可） 。重量(g)20406080100120140160180200电压(v)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0
6、7、根据上表计算系统灵敏度 SU/W（U 输出电压变化量，W 重量变化量）和 非线性误差：f1=m/yFS 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 满量程输出平均值，此处为 200g。七、实验报告七、实验报告 在实验报告中填写实验报告一 ，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波 形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。数据图如下（图 1-1）图1-1 单臂桥00.20.40.60.811.21.41.61.822.220406080100120140160180200重量（g）电压（v）八、实验思考题八、实验思考题 1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变
7、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。 答：正、负应变片均可以。 2、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？ 答：直流电源要稳定；放大器零漂要小。实验二实验二 金属箔式应变片金属箔式应变片半桥性能实验半桥性能实验一、实验目的一、实验目的 1、验证半桥的的特点和性能。 2、比较单臂、半桥输出时灵敏度的关系并得出相应的结论。二、实验内容二、实验内容 金属箔式应变片半桥的特点和性能。三、实验仪器三、实验仪器 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、15V 电源、4V 电源、万 用表（自备） 。四、实验原理四、实验原理已知半桥的R 分别为
8、，根据戴维南定理可以得出单臂电桥的输出电压近似等于R R，于是对应半桥的电压灵敏度分别为。14OEKuU2EKu五、实验注意事项五、实验注意事项1、应变片 R2 应和 R1 受力状态相反，即一片受拉，一片受压。 2、若实验时无数值显示说明 R2与 R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。 3、差放调零完成后，应将差放的线拆掉，再按图 22 接线做实验。六、实验步骤六、实验步骤 1、了解所需单元、部件在模块所在的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔 式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。 2、如图（21）应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模 板
9、的左上方的 R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别， R1R2R3R4350，加热丝阻值为 50 左右。 3、接入模板电源15V（从主控台引入） ，检查无误后，合上主控台电源开关，将实 验模板调节增益电位器 RW3 逆时针调到最大，预热五分钟，再进行差动放大器调零，方 法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端 Vin 相连，调 节实验模板上调零电位器 RW4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到 2V 档） 。关 闭主控台电源。 4、拆掉差放调零的连接线，即将差放正、负输入对地短接的线拆掉。 5、根据图 22 接线。R1、R2为实验模板左
10、上方的应变片，注意 R2应和 R1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。接入桥路电源4V，调节电桥电位器 RW1，使数显表显示为 0.000。 （数显表的切换开 关打到 2V 档） 。图 21 应变式传感器安装示意图图 22 应变式传感器半桥实验接线图6、在应变托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，逐个增加砝码个数，每增加一个砝 码读取相应的数显表值，直到十个砝码全部加完。记下实验结果并填入下表，关闭电源。 （实验结论：实验结论：1 理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但实际上由于实验存在着理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但
11、实际上由于实验存在着 一定的误差，电压值的增量可能不完全相等，只要电压增量值的偏差不大则可认为实验数一定的误差，电压值的增量可能不完全相等，只要电压增量值的偏差不大则可认为实验数 据是正确的据是正确的 2、按图、按图 22 接线时电压输出值可能为负值，负值并不影响实验线性度，也能接线时电压输出值可能为负值，负值并不影响实验线性度，也能 填入实验表格，如果想得到正值，只需图将图填入实验表格，如果想得到正值，只需图将图 22 差放的输入互换即可）差放的输入互换即可） 。重量(g)20g40g60g80g100g120g140g160g180g200g电压(v)0.40.81.21.6 1.92.4
12、2.83.23.64.0 7、根据上表计算系统灵敏度 S2U/W（U 输出电压变化量，W 重量变化量） 和非线性误差：f1=m/yFS 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 满量程输出平均值，此处为 200g。七、实验报告七、实验报告 在实验报告中填写实验报告二 ，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波 形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。数据图如下（图 2-1）图2-1 半桥数据图00.40.81.21.622.42.83.23.644.420406080100120140160180200重量（g）电压（v）八、实验思考题八、实验思考题
13、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。 答：邻边。实验三实验三 金属箔式应变片金属箔式应变片全桥性能实验全桥性能实验一、实验目的一、实验目的 1、验证全桥的的特点和性能。 2、比较单臂、半桥、全桥输出时灵敏度的关系并得出相应的结论。 3、了解全桥测量电路的优点。二、实验内容二、实验内容 金属箔式应变片全桥的特点和性能。三、实验仪器三、实验仪器 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、15V 电源、4V 电源、万 用表（自备） 。四、实验原理四、实验原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边。已知单全桥电路
14、的R 分别为。根据戴维南定理可以得出单臂电桥的输出电压近似等于4R R，于是对应全桥的电压灵敏度为。由此可知，当 E 和电阻相对变化一定14OEKuUEKu时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。由此可见，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。五、实验注意事项五、实验注意事项 1、遵循将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，相反的接入邻边的原则。 2、差放调零完成后，应将差放的线拆掉，再按图 32 接线做实验。六、实验步骤六、实验步骤 1、了解所需单元、部件在模块所在的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔 式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。
15、 2、如图（31）应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模 板的左上方的 R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别， R1R2R3R4350，加热丝阻值为 50 左右。 3、接入模板电源15V（从主控台引入） ，检查无误后，合上主控台电源开关，将实 验模板调节增益电位器 RW3 逆时针调到最大，预热五分钟，再进行差动放大器调零，方 法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端 Vin 相连，调 节实验模板上调零电位器 RW4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到 2V 档） 。关 闭主控台电源。 4、拆掉差放调零的连接线，即
16、将差放正、负输入对地短接的线拆掉。图 31 应变式传感器安装示意图图 32 全桥性能实验接线图5、根据图 32 接线。R1、R2、R3、R4为实验模板左上方的应变片，注意将受力性质 相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边。接入桥路电源4V，调节电桥调零电位 器 RW1，使数显表显示为 0.000。 （数显表的切换开关打到 2V 档） 。 6、在应变托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，逐个增加砝码个数，每增加一个砝 码读取相应的数显表值，直到十个砝码全部加完。记下实验结果并填入下表，关闭电源。 （实验结论：实验结论：1、理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但实际上由于实验存在着、理论上每增加一个砝码，电压的增量应该相等，但实际上由于实验存在着 一定的误差，电压值的增量可能不完全相等，只要电压增量值的偏差不大则可认为实验数一定的误差，电压值
