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1、检测实验一实验报告作者:日期:传感器实验实验一200901041 姓:戴振亚 班号机1班 学 同组同：裴文斐、林奕峰、冯荣宇、电阻应变片传感器1一、实验目的，单臂电桥工作原理和性能。(1) 了解金属箔式应变片的应变效应(2) 了解半桥的工作原理，比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点了解全桥测量电路的原理及优点。(4) 了解应变直流全桥的应用及电路的标定二、实验数、单臂电桥输出电压与所加负载重量(413332589542006785、半桥岬输出电压与加负载重量22重0(1405676 电 148058 (0V)9C、全桥输出电压与加负载重量0022(g)1141012584.67.76573
2、9)、电桥输出电压与加负载重量2重g)-118-138-158-178 电 39 (9809V三、实验结果与分析1、性能曲线A、单臂电桥性能实验由实验数据记录可以计算出的系统的灵敏度S=U/AW = 0.21(mV/g)，所以运用直线 拟合可以得到特性曲线如下图所示。单臂特性曲440.013y = 0.2089x 3 = R322 单 1 线单 1252010515 电B、半桥性能实验所以/g),AW=0.41(mVU/由实验记录的数据我们可以得到半桥系统的灵敏度为S=A我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。半桥性能曲9y = 0.4057x 0.453R = 87654 半 3
3、 线半 21251510205 电C、全桥性能实验由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S =AU/AW=Q. 78(mV/g),所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。.全桥性能曲18160.293y = 0.7874x = R1412108 全 6 全线 42252051015 电、电子称实验D，所以mV/g)W=1(由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=AU/A我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示电子称性能曲510152025y = -0.99x + 0.-5R = -10 电子-15 线电子-20-25 电2、分析a、从理论上分析产生非
4、线性误差的原因由实验原理我们可以知道，运用应变片来测量，主要是通过外界条件的变化来引起应变片上 的应变，从而可以引起电阻的变化，而电阻的变化则可以通过电压来测得。而实际中，电阻的变化 与应变片的应变的变化不是成正比的，而是存在着“压阻效应”，从而在实验的测量中必然会引 起非线性误差。b、分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。首先我们由原理分析可以知道,单臂电桥的灵敏度为e=(AR/4R)*e,而半桥的x0灵敏度 为e=(R/2R)*e,所以可以知道半桥的灵敏度是单臂时的两倍，而由实验数据中x0我们也可以 看出，而由于半桥选用的是同侧的电阻，为相邻两桥臂,所以可以
5、知道eA(=0.R/R-AR/R) *e/4，而AR.AR的符号是相反的,同时由于是同时作用，减号也可以将01竭度 等其他因素引起的电阻变化的误差减去而使得非线性误差得到改善。c、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，并从理论上加以分析比较，得出结论。 由实验数据我们可以大致的看出，灵敏度大致上为S= 2 S=4S，而非线性度可以比较单半全为单臂半 桥全桥，有理论上分析,我们也可以得到相同的结果。主要是因为有电桥电路的原理分析可 知:e=（ A R/R-AR/R+A R/RAR/R）* e / 4,所以我们可以得到全桥的灵X402敏度等于半桥的 两倍，单臂的四倍，而非线性度我们也可以得
6、到单臂最差,因为其他因素影响大，而半桥、全桥 由于有和差存在,将其他因素的影响可以略去。所以非线性度相对来说较好。d、分析什么因素会导致电子称的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措 施。主要是在于传感器的精度以及测量时的误差会导致电子称的非线性误差增大，我们可以通过增加 传感器的精度，同时减少传感器的非线性误差，通过全桥连接来减小,同时注意零点的设置，来消 除非线性误差。若要增加输出灵敏度，可通过选取适当的电桥电路来改变,比如原来是半桥的改 为全桥则可以增加输出灵敏度。四、思考题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：（2）邻边。2,桥路（差动电桥
7、）测量时存在非线性误差，是因为：（2）应变片的应变效应是非线性的。3，全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）值R相同时，即R1=R3，R2=R4,而R1#R2时，是否可以组成全桥：（1）可以4,某工程技术人员在进行材料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。不需要，只需如图中右图即可。+ F*F、差动变压器2 一、实验目的1)了解差动变压器的工作原理和特性。(了解 三段式差动变压器的结构。了解差动变压零点残余电压组成及其补偿方法。(3) (4) 了解激励频率对差动变压器输出的 影响。二、实验数据A、差动变压器的性能测试最小处右移)X值与输出电压数
8、据-差动变压器铁芯位109781345643V(6V)410X(11208 1 620468)2差动变压器铁芯位Vp P最小处左)值与输出电压数据24875613序 V(m329886166-0-10-0614)46822三、实验结果与分析.1、特性曲线、差动变压器的性能测定A由实验数据我们就可以得到微头右移与左移的特性曲线，如下图所示。微头右移特性曲3530y = 158.42x + 9.333 = 0.999R2520 右 15 线右 1052.0.1.X/m微头左移特性曲3530y = -157.76x + 1.866R = 0.9992520 左 15 线左 105-2.-1.-0.X
9、/m2、分析a、分析实验A中产生非线性误差的原因实验A中产生非线性误差的原因主要是移动铁芯时，受到磁场的作用而使得测量同时由于 测量读数的误差也可能引起相应的数据误差而导致非线性误差，而从实，存在误差而导致输出的电压,验原理上进行分析，我们可以知道由于输入信号的频率可能存在不稳定有相 应的波动，而导致非线性误差的存在。对差动变压器的性能有哪些不利的影响。用那些方法，b、 分析产生零点残余电压的原因 可以减小零点残余电压。为了达到，零点残余电压的存在是由于 传感器的阻抗是一个复数阻抗，有感抗也有阻抗这种情况是很难精确达到,两线圈的电感也相等, 实际上电桥的平衡，就要求线圈的电阻相等，但是由于两电
10、感线圈的等效参数不对称而造成，的， 所以虽然我们虽然能让铁芯移到中间位置甚至造成非线性误差增大，了零点电压的存在。零点电 压会导致差动变压器的灵敏度下降，主要是通过使两电感线圈的等效参数尽可能的相，放大器的 末级趋于饱和。要减小零点电压 这样才能减小零点残余电压。同时尽量让输入电压趋于稳定， 对称，四、思考题的振动幅值，可以吗？差动变压器测1KHz，例如1、用差动变阻器测量较高频 率的振幅量频率的上限受什么影响。因为频率过高会使线圈的寄生电容增大，对于，用差动变 压器不能测量较高频率的振幅性能稳定不利。而频率的上限主要是受到初级线圈的电感和损耗电阻的影响。2、试分析差动变压器与一般电源变压器的
11、异同。初级线圈与次级线圈之间的互感发生变化促使次级差动变压器是通过被测物体移动时，而一般的 电源变压器是通过改变初期线圈与次级线圈的匝数来实现线圈感应电势产生变化。其不同点在于 差动变变压，其相同点是都是利用两线圈之间的感应变化来实现变压的目的。压器通过改变两 线圈的互感系数来改变，而一般的电源变压器是通过改变匝数来改变电压。、温度传感器5一、实验目的（1） 了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。2） 了解热电阻的特性与应用。（了解热敏电阻的特性与应用。（3）二、实验数集成温度传感器的特性实验数1245678910 序 100690）56143mV）3236047三、实验结果与分析1、
12、特性曲线A、集成温度传感器集成温度传感器特性曲3736y = 0.9855x + 266.9R = 0.9973534 系线系133323112104682 温2、实验分析a、简单说明AD590的基本原理，讨论电流输出型与电压输出型集成温度传感器的优缺点。AD590的基本工作原理是将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接的给出正 比于绝对温度的理想线性输出。电流输出型集成温度传感器不易受接触电阻、引线电阻、电压噪 声的干扰。具有很好的线性，测量精度高，同时相当于一个恒流源，则电流的波动会引起相应的 误差，而电压输出型集成温度传感器是通过电压的输出，所以灵敏度高，但是易受电压噪声的
13、干 扰。b、集成温度传感器的非线性误差分析集成温度传感器的非线性误差主要是由于测量过程中加热或者是冷却速度的不同而造成的，本 次试验中我们采取的是通过测量温度上升过程的电压值与下降过程的电压值取平均值来得到相 应的数据，而在上升过程中由于目标温度直接设置成为100度,可能在加热的过程中持续不断地加 热，导致测量的电压数而偏大，而在温度下降的过程中直接设为0度，则使得温度下降的过快，而 测量的电压数偏小，所以采用平均值则可以消除误差，非线性得到改善。四、实验总结本次实验主要是通过测量传感器的相应量的变化来熟悉传感器测量的机理与过程，而且通过 本次实验，我也是加深了对于传感器的认识，对于电阻式应变片的工作原理以及相应的电桥电路 的选择，差动变压器的工作原理和集成温度传感器的相应的原理有了更多的了解。同时我们也可 以从我们实验测得的数据中看出,理论与实际还是存在一定的误差的，但是每种传感器的特性曲 线，虽然都存在着一定的非线性误差，但是比较小，而且还可以有待我们 进行改进。.
