实验一金属箔式应变片实验报告.pdf

文档介绍：该【实验一金属箔式应变片实验报告 】是由【wawa】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【实验一金属箔式应变片实验报告 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。厦门大学嘉庚学院传感器
成绩:
实验报告
预****审核:
实验项目:实验一、二、三金属箔式应
评阅签名:
变片
——单臂、半桥、全桥
实验台号:
专业:物联网工程
年级:2014级
班级:1班
学生学号:ITT4004
学生姓名:黄曾斌
实验时间:2016年5月20日
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

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。

金属电阻丝在未受力时,原始电阻值为R=ρL/S。
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:
式中R/R为电阻丝电阻的相对变化,K为应变灵敏系数,L/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的受力状态变化,电
桥的作用是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。
RRRR
U1423E
输出电压:ORRRR
1234
:电桥中只有一个臂接入被测量,其它三个臂采用固定电阻;输出UEK/4。
O1
:如果电桥两个臂接入被测量,另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥,又称为半桥形式;
半桥电压输出UEK/2。
O2
:如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出UEK。
O3

CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V电源、±4V电源、万
用表(自备)。

.根据图应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的、
11-1BF1
应变片托盘
引出线弹性体
固定垫圈限程螺丝
模块
固定螺丝应变片
加热丝
图1-1应变式传感器安装示意图
、、。加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,,加热
BF2BF3BF4RBF1=RBF2=RBF3=RBF4=350Ω
丝阻值为50Ω左右。


,读取电压表数值,依次增加砝码和读取相应的电压表值,直到200g砝
码加完。记下实验结果填入表1-1,关闭电源。
表1-1单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量(g)020406080100120140160180200
电压(mv)
回程测量电压(mv)
-1系统灵敏度S,S=u/W(u输出电压变化量;W重量变化量)计算线性
误差:m/y,式中m为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差:y
f1=F?S×100%F?S
满量程输出平均值,此处为200g测量出的电压。
由所得数据绘出单臂电桥的传感器特性曲线如下
(mv)
(g)
(1)计算系统灵敏度
Δu=?
ΔW=20g?
S=Δu/ΔW=?
(2)计算非线性误差:
Δm?=(0+++++++++14+)/11=?
yFS=?
δf1?=Δm/yFS×100%=%?

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。
答:正、负应变片都可以,因为正负对单臂电桥的传感器特性无影响。
实验二金属箔式应变片——半桥性能实验

比较半桥与单臂电桥的不同性能,了解其特点。

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Uo=EK/2。
2

同实验一。

。做实验(一)2的步骤,实验模块差动放大器调零(注意:同时做实验一、
二、三时,实验一调节差动放大器为零后,后面实验二、三不再调节差动放大器)。
.根据图接线。、为实验模块左上方的应变片,注意和受力状态相
22-1BF1BF2CGQ-013BF2BF1
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进行桥路调零,实验步骤、同实验一中、的步骤,将实验数据记入表,
Rw134452-1
计算灵敏度u/W,非线性误差。
S=f2
表2-1半桥测量时,输出电压与加负载重量值
重量(g)020406080100120140160180200
电压(mv)
回程测量电压(mv)
由所得数据绘出半桥电桥的传感器特性曲线如下:
(mv)
(g)
(1)计算系统灵敏度:?
Δu=3mV?
ΔW=20g?
S=Δu/ΔW=?
(2)计算非线性误差:
Δm=(0+++9,0+++++++)/11=15mV?
yFS=30mV?
δf2?=Δm?/?yFS×100%=50%?

,应放在:(1)对边(2)邻边。
答:邻边。
(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
实验三金属箔式应变片——全桥性能实验

了解全桥测量电路的优点。

全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,当应变片初始阻值:
,其变化值时,其桥路输出电压KE。其输出灵
RBF1=RBF2=RBF3=RBF4ΔRBF1=ΔRBF2=ΔRBF3=ΔRBF4Uo3=
敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。

同实验一。

。接入模块电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关。
-2接线,实验方法与实验二相同。将实验结果填入表3-1;进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值
重量(g)020406080100120140160180200
电压(mv)
回程测量电压(mv)
由所得数据绘出全桥电桥的传感器特性曲线如下:
(mv)
(g)
(1)计算系统灵敏度:?
Δu=6mV?
ΔW=20g?
S=Δu/ΔW=?
(2)计算非线性误差:
Δm=(0+++18,1++++++)/11=?
yFS=60mV?
δf2?=Δm?/?yFS×100%=50%?

.全桥测量中,当两组对边(、为对边)电阻值相同时,即,,而
1BF1BF3RRBF1=RBF3RBF2=RBF4
时,是否可以组成全桥:()可以()不可以。
RBF1≠RBF212
答:可以组成全桥电路。
,如何利用这四片电阻应变片组成
电桥,是否需要外加电阻?
FF
RRR
31R1
3
RRR
42R2
4
FF
图3-1应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图
答:将这两组应变片按照两个不同方向贴在棒材上,利用两组不同的测量值即可组成一
个全路电桥,不需要外加电阻。
实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较

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。
答: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。

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。
阐述理由(注意:实验一、二、三中的放大器增益必须相同)。