文档介绍：自动化传感器实验报告二金属箔式应变片篇一:传感器实验报告`实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。二、基本原理: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: ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化,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,电桥的输出电压反应了相应的受力状态。 Ug? EK (?1??2??3??4)4 对单臂电桥输出电压U01=EKε/4;对等臂电桥输出电压U01=EKε/2;对全电桥输出电压U01=EKε。电桥的非线性误差??K??(K?)2?(K?)3??? 121?K?2 14 18 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、数显表、±15V电源、±4V电源。四、实验步骤: 1、接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置,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,输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi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)。关闭主控箱电源。 2、将应变式传感器的其中一个应变片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模块内已连接好),接好电桥调零电位器Rw1,接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。检查接线无误后,合上主控箱电源开关。调节Rw1,使数显表显示为零。 3、在电子称上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g砝码加完。 R(线性度)=Y(拟合直线)=*; 用MATLAB作出试验曲线与拟合曲线,如下图所示: 灵敏度S??u/?w?/20?/Kg由最小二乘法,求的拟合直线为a=?,b?,r? 砝码为200g时,输出与拟合直线偏差最大,?m=,?f1=?m/?100%=/?% 由实验结果分析,在实验范围内,输出电压与应变片所受力呈线性关系,并且误差小,灵敏度很高,基本线性关系可近似由公式y??m来确定。六、思考题: 单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用:(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,当选择正应变片时,应将应变片装在横梁的上边;当选择负应变片时,应装在横梁的下方。实验二金属箔式应变片——半桥性能实验一、实验目的:比较半桥与单臂电桥的不同性能,了解其特点。二、基本原理:不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U02=EK/ε2。三、需用器件与单元:同实验一。四、实验步骤: 1、传感器安装同实验一。做实验(一)2的步骤,实验模板差动放大器调零。 2、将适当的两片应变片接入桥路。R1、R2为实验模板左上方的应变片,注意R2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,调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零,实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤,将实验数据记入表1-2,计算灵敏度S=ΔU/ΔW,非线性误差δf2。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。-2半桥测量时,输出电压与加负载重量值作出试验曲线与拟合曲线如下图所示: ?u? (75?68?61?56?47)?(40?33?25?16?11) 5*5 ? 灵敏度S??u/?w?/20?/Kg由最小二乘法,求的拟合直线为a=,b?,r? 砝码为140g时,输出与拟合直线偏差最大,?m=,?f1=?m/?100%=/?% 由实验结果分析,在实验范围内,输出电压与应变片所受力呈线性关系,并且误差小,灵敏度很高,基本线性关系可近似由公式 y??m?来确定。双臂电桥较单臂电桥灵敏度更大,线性误差更小。五、思考题: 1、半桥侧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。 2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差,是因为:(1)电桥测量原理上存在非线性(2)应变片应变效应是非线性的(3)调零值不是真正为零。答:(1)两片不同受力的应变片应放在邻边,由电桥输出公式, Ug?E R1R4?R2R3 , (R1?R2)(R3?R4) 放在临边,两应变片受力相反,相减后,结果变大,同时能更好地抑制温度对输出的影响。(2)以上三种情况都有。篇