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南昌大学物理实验报告
课程名称:普通物理实验(3)
实验名称:金属箔式应变片传感器性能研究
学院:专业班级:
学生姓名:学号:
实验地点:座位号:
实验时间:
其输出电压
E为电桥电源电压,R为固定电阻值,上式表明单臂电桥输出为非线性,存在着非线性误差
2、半桥差动电路如图1-2,不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边。
图1-2
电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善,当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时,半桥的输出电压为
U0=EKε2=E2∙∆RR
E为电桥电源电压,上式表明,差动半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
3、全桥测量电路如图1-3,受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边,不同的接入邻边,当应变片初始值相等,变化量也相等时,其桥路输出:
E为电桥电源电压,上式表明,全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍。
实验内容:
1、单桥性能测试
(1)变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上,可用多用表测量判别,R1=R2=R3=R4=350Ω.
(2)从主控台接入±15V电源,检查无误后,合上主控台电源开关,将差动放大器的输入端Ui短接,输出端U02接数显电压表(选择2V档),调节电位器Rw4,使电压表显示为0V,Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。
(3)将应变式传感器的其中一个应变电阻(如R1)接入电桥与R5,R6,R7构成一个单臂直流电桥,见图31-2,接好电桥调零电位器Rw1,直流电源±4V,电桥输出接到差动放大器的输入端Ui,检查接线无误后,合上主控台电源开关,调节Rw1,使电压表显示为零(不为零亦可)。
(4)在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节Rw3,改变差动放大器的增益,使数显电压表显示2mV,读取数显表数值,保持Rw3不变,依次增加砝码并读取相应的数显表值,表格自拟。
2、半桥性能测试
差动放大器调零后,按图31-3接线。调节Rw1,使电压表显示为零。在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节Rw3,改变差动放大器的增益,使数显电压表显示10mV左右,读取数显表数值,保持Rw3不变,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g砝码加完,表格自拟。
3、全桥性能测试
差动放大器调零后,按图31-4接线,在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节Rw3,改变差动放大器的增益,,读取数显表数值,保持Rw3不变,依次增加砝码并读取相应的数显表数值,直到200g砝码加完。
实验数据及数据分析处理:
表一:单桥性能测试
m/g
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
U/mV
拟合
U/mV
ΔU/mV
计算灵敏度S=ΔUΔW=
计算非线性误差δf1=Δmyfs×100%=%
表二:半桥性能测试
m/g
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
U/mV
拟合
U/mV
ΔU/mV
计算系统灵敏度L=ΔUΔW=
计算非线性误差δf1=Δmyfs×100%=%
表三:全桥性能测试
m/g
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
U/mV
拟合
U/mV
ΔU/mV
计算灵敏度L=ΔUΔW=
计算非线性误差δf1=Δmyfs×100%=%
六、思考题:
1、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)(3)正、负应变片均可以?
答:正、负应变片均可以。当采用负应变片时,得到的电压是负值。
2、半桥测量时两个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。
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(2)不可以。
答:不可以。
4、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:电桥测量原理上存在非线性。