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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。3、依次增加砝码，测量单臂电桥的mU定标曲线。有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。4、测量待测物体的质量。5、连接全桥电路，重复13步。6、比较电路的灵敏度。7、实验
2、总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线单臂电桥-U/-0100XXm/gLinearRegressionforData1_B:Y=A+B*XParameterValueError-A-B-RSDNP-6S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。这是因为应变片越多，可以去除非线性误差以及作温度补偿。3、误差分析及实验总结：放砝码前电桥不够平衡；拿放砝码前，不能做到轻拿轻放，从而使形变不能及时和很好的恢复：电压表读数不是很稳定，从而造成读数不准：砝码在托盘上的分布情况会影响力臂的长短，从而对形变造成影响。实验中导线接好后，如果用手去碰导线，电压的示数会发生显著的变化，这是因为在电桥的输出电
3、压很小的情况下，手或其他物品与导线的接触电压就不能忽略了，相反它对输出电压有着很大的影响。因此在调完电桥平衡后，不要再碰导线了，否则又要重新调电桥平衡。压力传感器部分将充放气两次同一气压对应电压表示数取平均值，作为测量值，绘出电压表示数U与瓶内气压P关系图，并作出拟合直线。U/V-P/MPaLinearRegressionforData1_B:Y=A+B*XParameterABValueError-实验总结滞后效应使得减载过程的灵敏度比加载过程的灵敏度小，也就是减载时的现象不如加载时的明显。造成这种现象的原因是，物理元件的形变恢复过程总需要一定时间，加载时使物理元件发生了形变，在减载时，要恢
4、复形变往往不能立刻恢复到原样。分别记录加载和减载时的物理量，将两次的求平均值，就可以减小滞后效应带来的误差。实验一、二、三应变片单臂、半桥、全桥特性实验一、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。根据表中数据画出实
5、验曲线后，计算灵敏度SV/W和非线性误差(用最小二乘法)，=m/yFS100式中m为输出值与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。四、思考题1、R转换成V输出用什么方法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放大器。从而将R转换成V。2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁片中应变片的应变方向(是拉?还是压?+压变大)。所连接的应变片电阻中，带有符号是拉伸，电阻会变大；带有符号的是压缩，电阻会减小。3、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应接在：对边?邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使一些去除干扰因素的
6、影响。4、应变片组桥时应注意什么问题?要注意应变片的受力状态和接入电路时的位置。实验五应变直流全桥的应用电子秤实验一、实验原理常用的称重传感器就是应用了箔式应变片及其全桥测量电路。数字电子秤实验原理如图51。本实验只做放大器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲改为重量量纲即成为一台原始电子秤。图51数字电子称原理框图二、实验结果表5电子称实验数据二、实验分析实验八移相器、相敏检波器实验一、实验原理1、移相器工作原理：图81为移相器电路原理图与实验箱主板上的面板图。图中，IC-1、R1、R2、R3、C1图81移相器原理图与面板图构成一阶移相器，在R2=R1的条件
7、下，可证明其幅频特性和相频特性分别表示为：KF1(j)=Vi/V1=-(1-jR3C1)/(1+jR3C1)KF1()=1F1()=-2tg-1R3C1其中：=2f,f为输入信号频率。同理由IC-2,R4,R5,Rw,C3构成另一个一阶移相器，在R5=R4条件下的特性为：KF2(j)=Vo/V1=-(1-jRwC3)/(1+jRwC3)KF2()=1F2()=-2tgRwC3由此可见，根据幅频特性公式，移相前后的信号幅值相等。根据相频特性公式，相移角度的大小和信号频率f及电路中阻容元件的数值有关。显然，当移相电位器Rw=0，上式中F2=0，因此F1决定了图71所示的二阶移相器的初始移相角：即F
8、=F1=-2tg-12fR3C1若调整移相电位器Rw，则相应的移相范围为：F=F1-F2=-2tg-12fR3C1+2tg-12fRwC3已知R3=10K,C1=6800p,Rw=10k,C3=F,如果输入信号频率f一旦确定，即可计算出图81所示二阶移相器的初始移相角和移相范围。2、相敏检波器工作原理：图82为相敏检波器原理图与实验箱主板上的面板图。图中，AC为交流参考电压输入端，DC为直流参考电压输入端，Vi端为检波信号输入端，Vo端为检波输出端。-1图82相敏检波器原理图与面板图原理图中各元器件的作用：C5-1交流耦合电容并隔离直流；IC5-1反相过零比较器，将参考电压正弦波转换成矩形波；
9、D5-1二极管箝位得到合适的开关波形V70V；Q5-1是结型场效应管，工作在开、关状态；IC5-2工作在倒相器、跟随器状态；R5-6限流电阻起保护集成块作用。关键点：Q5-1是由参考电压V7矩形波控制的开关电路。当V70V时，Q5-1导通，使IC5-2同相输入5端接地成为倒相器，即V3-V1；当V70V时，Q5-1截止，IC5-2成为跟随器，即V3V1。相敏检波器具有鉴相特性，输出波形V3的变化由检波信号V1与参考电压波形V2之间的相位决定。下图83为相敏检波器的工作时序图。图83相敏检波器工作时序图三、实验结果及数据分析相敏检波器的输出波形随着移相电位器的改变而改变。四、思考题移相器能够改变
10、系统的相频响应，而相敏检波器能够同时鉴别幅度特性和相位特性。实验九应变片交流全桥的应用(应变仪)振动测量实验一、实验原理图91是应变片测振动的实验原理方块图。当应变梁的振动台受到F(t)作用而振动，使粘贴在应变梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。图中，交流电桥就是一个调制电路，W1、r、W2、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波
11、器提供同步检波的参考电压。这也是实际应用中的动态应变仪原理。图91应变仪实验原理方块图二、实验结果表9应变交流全桥振动测量实验数据三、实验分析成绩：吉林大学仪器科学与电气工程学院传感器实验及课程设计本科实验报告实验项目：应变片单臂特性实验学生姓名：杨娜学号：E-mail：实验地点：地质宫XX年月日一、实验目的了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路二、实验所用仪器设备机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表、2V10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器、4?位数显万用表。三、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元
12、件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小、线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂时的四倍，性能最好。单臂特性实验基本电路如图12所示。UoUU(R1R1)(
13、R1R1R5)R7(R7R6)ER7E设R1R5R6R7，且R1R1RR1，RRK，K为灵敏度系数。则Uo(14)(R1R1)E(14)(RR)E(14)KE箔式应变片单臂电桥实验原理图如下：图中R5、R6、R7为350固定电阻，R1为应变片；RW1和R8组成电桥调平衡网络，E为供桥电源4V。桥路输出电压Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE。差动放大器输出为Vo。四、实验步骤1.差动放大器调零：按图18示意接线，将主机箱上的电压表量程切换开关切换到2V档，检查接线无误后合上主、副电源开关；将差动放大器的增益电位器按顺时针轻轻转到底，再逆向回旋一点点，调节差动放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零，差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。应变片单臂电桥特性实验将2V10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路。电桥的一对角接4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的两个输入端。将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中。如图19示意图接线。
