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1、傳感器實(shí)驗(yàn) 電阻應(yīng)變式傳感器,,實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。 二、實(shí)驗(yàn)儀器： 應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、托盤(pán)、砝碼（每只約20g）、、數(shù)顯電壓表、15V、4V電源、萬(wàn)用表（自備）。,二、實(shí)驗(yàn)儀器：,,三、實(shí)驗(yàn)原理：,電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：R/R=K，式中R/R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感組件，如圖1-1所示，四個(gè)金屬箔應(yīng)變片分別貼在彈性體的上
2、下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。,三、實(shí)驗(yàn)原理：,通過(guò)這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R5、R6、R7為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個(gè)單臂電橋，其輸出電壓 E為電橋電源電壓，R為固定電阻值，式1-1表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為,,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）,1圖1-1應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬(wàn)用表測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=350。 把RW1、RW2、RW3、RW4都調(diào)到中間位置：先向一個(gè)方向旋到底，再向反方向旋5圈
3、。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（2）,2從主控臺(tái)接入15V電源，檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，將差動(dòng)放大器的輸入端Ui短接，輸出端Uo2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔），調(diào)節(jié)電位器Rw3，使電壓表顯示為0V，Rw3的位置確定后不能改動(dòng)，關(guān)閉主控臺(tái)電源。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（2）,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（2）,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,3將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構(gòu)成一個(gè)單臂直流電橋，見(jiàn)圖1-2，接好電橋調(diào)零電位器Rw1，直流電源4V（從主控臺(tái)接入），電橋輸出接到差動(dòng)放大器的輸入端Ui，檢查接線無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)Rw1,使電壓表顯示為零。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
4、與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,4在應(yīng)變傳感器托盤(pán)上放置一只砝碼，調(diào)節(jié)Rw4，改變差動(dòng)放大器的增益，使數(shù)顯電壓表顯示2mV，讀取數(shù)顯表數(shù)值，保持Rw4不變，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入表1-1，關(guān)閉電源。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,五、注意事項(xiàng),加在應(yīng)變傳感器上的壓力不應(yīng)過(guò)大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞！,六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告,根據(jù)表11計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓
5、變化量，W重量變化量）和非線性誤差f1=m/yF..S 100，式中m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差；yFS為滿(mǎn)量程（200g）輸出平均值。,七、思考題：,采用單臂電橋時(shí)，作為橋臂的電阻應(yīng)變片應(yīng)選用： (1)正(受拉)應(yīng)變片； (2)負(fù)(受壓)應(yīng)變片； (3)正、負(fù)應(yīng)變片均可以。,實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 比較半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)儀器： 應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、托盤(pán)、砝碼（每只約20g）、、數(shù)顯電壓表、15V、4V電源、萬(wàn)用表（自備）。,二、實(shí)驗(yàn)儀器：,,三、實(shí)驗(yàn)原理：,不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋
6、輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓 U0比單臂電橋靈敏度提高一倍，半橋輸出與應(yīng)變片阻值變化率呈線性關(guān)系。,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）,1圖1-1應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬(wàn)用表測(cè)量判別，R1=R2=R3=R4=350。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（2）,2從主控臺(tái)接入15V電源，檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，將差動(dòng)放大器的輸入端Ui短接，輸出端Uo2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔），調(diào)節(jié)電位器Rw3，使電壓表顯示為0V，Rw3的位置確定后不能改動(dòng)，關(guān)閉主控臺(tái)電源。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（2）,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)
7、容與步驟（2）,,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,3根據(jù)圖2-1接線，R1、R2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反(一片受拉、一片受壓)的電阻應(yīng)變片。接入橋路電源4V（從主控臺(tái)接入），電橋輸出接到差動(dòng)放大器的輸入端Ui，檢查接線無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)Rw1，使電壓表顯示為零。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（3）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,4在應(yīng)變傳感器托盤(pán)上放置一只砝碼，調(diào)節(jié)Rw4，改變差動(dòng)放大器的增益，使數(shù)顯電壓表顯示10mV，讀取數(shù)顯表數(shù)值，保持Rw4不變，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入下表，關(guān)閉電源。,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（4）,五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告,根據(jù)表21計(jì)算系統(tǒng)靈敏度LU/W和非線性誤差f2。,六、思考題：,1半橋側(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片在接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：(1)對(duì)邊？(2)鄰邊的位置？ 2橋路測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋?1)電橋測(cè)量原理上存在非線性誤差？(2)應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的？(3)零點(diǎn)偏移？,
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