文档介绍：实验目录
2000系列基本实验举例
实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验…………………………………………………………9实验二金属箔式应变片――半桥性能实验……………………………………………………………11实验三金属箔式应变片――全桥性能实验……………………………………………………………12实验十四直流激励时线性霍尔传感器的位移特性实验…………………………………………………28实验二十四光纤传感器的位移特性实验……………………………………………………………………37实验三十五湿度传感器实验…………………………………………………………………………………65
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,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。
三、需用器件与单元:主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4位数显万用表(自备)。
图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图
四、实验步骤:
应变传感器实验模板说明:
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片,没有文字标记的5个电阻符号下面是空的,其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设,图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器(电子秤传感器)已装于应变传感器模板上。传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。传感器左下角应变片为R1;右下角为R2;右上角为R3;左上角为R4。当传感器托盘支点受压时,R1、R3阻值增加,R2、R4阻值减小,可用四位半数显万用进行测量判别。常态时应变片阻值为350Ω,加热丝电阻值为50Ω左右。〕安装接线。
2、放大器输出调零:将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开,再用导线将两输入端短接(Vi=0);调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底,再顺时针旋转2圈);将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档,合上主机箱电源开关;调节实验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示为零。
3、应变片单臂电桥实验:拆去放大器输入端口的短接线,将暂时脱开的引线复原(见图1接线图)。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;在应变传感器的托盘上放置一只砝码,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(或500 g)砝码加完。记下实验结果填入表1画出实验曲线。
表1
重量(g)
电压(mv)
4、根据表1计算系统灵敏度S=ΔU/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量)和非线性误差δ,
δ=Δm/yFS ×100%式中Δm为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:yFS满量程输出平均值,此处为200g(或500g)。实验完毕,关闭电源。
五、思考题