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1、传感器与检测技术”实验报告序号实验名称1电阻应变式传感器实验2电感式传感器实验3电容传感器实验学号：913110200229姓名：杨薛磊序号： 83实验一 电阻应变式传感器实验（一）应变片单臂电桥性能实验一、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、基本原理：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。 它
2、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。三、需用器件与单元：主机箱中的2V10V （步进可调）直流稳压电源、15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码；41位数显万用表（自备）。2四、实验步骤：应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的R1（传感器的左下）、R2（传感器的右下）、R3（传感器的右上）、R4（传感器的左上）为称 重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电
3、阻符号是空的无实体，其中4个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R6、R7是350Q固定电阻， 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥、而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口，做应变片测量振动实验时用。图 14 传感器托盘安装示意图2、测量应变片的阻值：当传感器的托盘上无重物时,分别测量应变片 R1、R2、R3R4的阻值。在传感器的托盘上放置 10 只砝码后再分别测量 R1、R2、R3、R4 的阻值变化分析应变片的受力情况（受拉的应变片：阻值变大，受压的应变片：阻值变小。
4、）。F ?：斤沁心:沁?；I-.:!T ：.：应变传感器实验模板I-.； :.:吕11三7-1- -1-: -+：|：图 15 测量应变片的阻值示意图3、实验模板中的差动放大器调零：按图16 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机箱电源开关；调节放大器的增益电位器 RW3 合适位置（先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转1 圈）后，再调节实验模板放大器的调零电位 器RW4,使电压表显示为零。器+1SVfEflR R.2 Rj 丽直沅璋也淤me应变传感器皱验模板*T5i +5ttBITj0 I 舱! Oiw :严(=. 一.J? ?二 力1热江图 16 差动
5、放在器调零接线示意图4、应变片单臂电桥实验：关闭主机箱电源，按图17示意图接线，将士2V士10V可调电源调节到4V档。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平 衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零；在传感器的托盘上依次增加放置一只20g砝码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表1。t)代/?券：Rl.-15V电压表战变传感擀宜验模板l.NLfffl- -1 彳+ 157-157 F+Voil -T ）y-nAi 0.337.-* 1S0 74 R2 =0.999 160,66垂里（E数据分析：系统灵敏度S=aV/aW=0.413非线性误差6=
6、Am/yFS X1OO%=2.O5%五、思考题：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：邻边。在邻边时，中点的电位变化的才能和另外的参考点进行比较,如果不在临边，也就会岀现 当两个应变片都发生变化时，与他们对应电阻的电位差可能会岀现0的情况。举个例子：两个应变片的电阻分别为A和B,另外两个电阻为C和D,假设A=B=C=D,那么, 在邻边时,当因为受力,A电阻大于B时，两点间电位会低于C和D,反之亦然；而如果不在临 边，那么A和C之间的电位变化和C与D之间的电位变化就没有前面的规律了，也就无法判 断哪个应变片出现受力变化了。三）应变片全桥性能实验、实验目的：了解应变片全桥工作特
7、点及性能。二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。应变片全桥特性实验原理如图 31 所示。 应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥 邻边。当应变片初始阻值：Ri=R2 = R3 = R4,其变化值aRi=aR2=aR3 = aR4时，其桥 路输出电压UoaR/R）E = KeE。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。ToIn口 _4VE 4-1V 图 31 应变片全桥特性实验接线示意图三、需用器件和单元：主机箱中的2V10V （步进可调）直流稳压电源、15V直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。四、实验步骤：1、实验步骤与
8、方法（除了按图32示意接线外）参照实验二，将实验数据填入表3作出实验曲线并进行灵敏度和非线性误差计算。实验完毕，关闭电源。图 32 应变片全桥性能实验接线示意图2、表3 全桥性能实验数据重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）-17-34-51-67-84-100-117-134-151-1673、根据表/3实验数据作出实验曲线，计算灵敏度S=aV/aW,非线性误差&。实验完毕，关闭电源。电压（rw）线性（电压（rw）斗0-160-100现退180,67数据分析：系统灵敏度S=aV/aW=0.834 非线性误差6=Am/yFS X1OO%=4.12%四）应变片
9、单臂、半桥、全桥性能比较、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。二、基本原理：如图 4 （a）、（b）、（c）（a）单臂（b）半桥（c）全桥图 4 应变电桥三、需用器件与单元：主机箱中的2V10V （步进可调）直流稳压电源、15V直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。四、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度，从理论上进行分析比较。经实验验证阐述理由（注意：实验一、二、三中的放大器增益必须相同）。 实验完毕，关闭电源。实验分析：全桥是半桥的两倍，半桥是单臂的两倍，也就是说，灵敏度：全=2*半=4*单实验二 电感式传
10、感器实验一） 差动变压器的性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。二、基本原理：差动变压器的工作原理电磁互感原理。三、需用器件与单元：主机箱中的15V直流稳压电源、音频振荡器；差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。四、实验步骤：1、差动变压器、测微头及实验模板按图116示意安装、接线。实验模板中的L1为 差动变压器的初级线圈，L2、L3为次级线圈，*号为同名端；Li的激励电压必须从主机箱 中音频振荡器的Lv端子引入。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器的频 率为4kHz5kHz、幅度为峰峰值Vp-p = 2V作为差动变压器初级线圈的激励电压（示波器 设置
11、提示：触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV在0.1mS10pS范围内 选择、触发方式选择AUTO。垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择交流耦合AC、CH1灵敏度VOLTS/DIV在0.5V1V范围内选择、CH2灵敏度VOLTS/DIV在0.1V50mV范围内选择）。航空H 1图 116 差动变压器性能实验安装、接线示意图2、差动变压器的性能实验：使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用如下方法实验。调节测微头的微分筒（0.01mm/每小格），使微分筒的0刻度线对准轴套的10mm刻 度线。松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p（峰峰值）为较小值（越小越好，变压器铁芯大约处在中间位置）时，拧紧紧固螺钉，再顺 时针方向转动测微头的微分筒12圈，记录此时的测微头读数和示波器CH2通道显示的波
