傳感器實驗(電阻應變式傳感器).ppt

傳感器實驗 電阻應變式傳感器,,實驗一 金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗,一、實驗目的： 了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。 二、實驗儀器： 應變傳感器實驗模塊、托盤、砝碼（每只約20g）、、數(shù)顯電壓表、15V、4V電源、萬用表（自備）。,二、實驗儀器：,,三、實驗原理：,電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為：R/R=K，式中R/R為電阻絲電阻相對變化，K為應變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感組件，如圖1-1所示，四個金屬箔應變片分別貼在彈性體的上下兩側，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。,三、實驗原理：,通過這些應變片轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(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，與應變片一起構成一個單臂電橋，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、實驗內(nèi)容與步驟（1）,1圖1-1應變傳感器上的各應變片已分別接到應變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350。 把RW1、RW2、RW3、RW4都調(diào)到中間位置：先向一個方向旋到底，再向反方向旋5圈。,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,2從主控臺接入15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關，將差動放大器的輸入端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，關閉主控臺電源。,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,3將應變式傳感器的其中一個應變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構成一個單臂直流電橋，見圖1-2，接好電橋調(diào)零電位器Rw1，直流電源4V（從主控臺接入），電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關，調(diào)節(jié)Rw1,使電壓表顯示為零。,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,4在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，調(diào)節(jié)Rw4，改變差動放大器的增益，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的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄實驗結果，填入表1-1，關閉電源。,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,五、注意事項,加在應變傳感器上的壓力不應過大，以免造成應變傳感器的損壞！,六、實驗報告,根據(jù)表11計算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差f1=m/yF..S 100，式中m為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yFS為滿量程（200g）輸出平均值。,七、思考題：,采用單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片應選用： (1)正(受拉)應變片； (2)負(受壓)應變片； (3)正、負應變片均可以。,實驗二 金屬箔式應變片半橋性能實驗,一、實驗目的： 比較半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。 二、實驗儀器： 應變傳感器實驗模塊、托盤、砝碼（每只約20g）、、數(shù)顯電壓表、15V、4V電源、萬用表（自備）。,二、實驗儀器：,,三、實驗原理：,不同受力方向的兩片應變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當兩片應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓 U0比單臂電橋靈敏度提高一倍，半橋輸出與應變片阻值變化率呈線性關系。,,四、實驗內(nèi)容與步驟（1）,1圖1-1應變傳感器上的各應變片已分別接到應變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350。,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,2從主控臺接入15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關，將差動放大器的輸入端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，關閉主控臺電源。,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,,四、實驗內(nèi)容與步驟（2）,,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,3根據(jù)圖2-1接線，R1、R2為實驗模板左上方的應變片，注意R2應和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)的電阻應變片。接入橋路電源4V（從主控臺接入），電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關，調(diào)節(jié)Rw1，使電壓表顯示為零。,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（3）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,4在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，調(diào)節(jié)Rw4，改變差動放大器的增益，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的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記錄實驗結果，填入下表，關閉電源。,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,四、實驗內(nèi)容與步驟（4）,五、實驗報告,根據(jù)表21計算系統(tǒng)靈敏度LU/W和非線性誤差f2。,六、思考題：,1半橋側量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片在接入電橋時，應放在：(1)對邊？(2)鄰邊的位置？ 2橋路測量時存在非線性誤差，是因為：(1)電橋測量原理上存在非線性誤差？(2)應變片應變效應是非線性的？(3)零點偏移？,