传感器试验.DOC

实验1 应变式传感器 一、实验目的 了解金属箔式应变片及单臂直流电桥的工作原理和工作情况。 验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。 了解温度对应变测试系统的影响。 二、实验内容说明 在众多的传感器中，有一大类是通过电阻参数的变化来实现测量的，它们统称为电阻式传感器。由于各种电阻材料受被测量作用转换成电阻参数变化的机理各不相同，因而电阻片传感器的种类很多且应用范围较广。其中常用的就是利用某些金属或半导体材料制成的电阻应变片传感器，它是将应变转换为电阻变化的力敏传感器。电阻应变片传感器是目前测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数应用最广泛的传感器。 1、电阻应变片传感器 电阻应变片传感器主要由敏感元件（应变片）和转换电路（电桥）组成。当测试件（悬臂梁）单方向受力发生变形时，牢固粘贴在测试件表面的应变片的敏感栅也随同变形，其电阻随之发生相应的变化，电桥把电阻的变化转换成相应的电压信号，经放大后输出显示。使用较多的电阻应变片是金属箔式应变片或半导体式电阻应变片，图1—1给出了这两种典型应变片的结构形式及其组成： 2、应变片测量电桥 应变片将测试件应变转换成电阻的相对变化后, 测量电桥则将应变片的电阻变化按一定比例转换成电压或电流的变化，送至放大器放大输出。电桥具有灵敏度高，测量范围广，易实现温度补偿等优点。.根据所用的电源性质不同，测量电桥可分为直流和交流两种。当四个桥臂均为纯电阻时，用直流电桥精确度高；若在桥臂中有阻抗(容抗、感抗)存在，则必须使用交流电桥。应变片直流测试电桥如图1—2所示： 实验仪器初始选定，即电桥为等臂电桥。电桥(应变桥)平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，输出电压为零。设由于应变而产生的桥臂相对变化都为，则桥路输出电压。当使用一个应变片时，有，此电桥称为单臂电桥，如图1-3(a)所示。当使用两个应变片时，组成一个差动对(相邻两个电阻改变值相反)时，有，此时电路称为半桥电路，如图1—3(b)所示。当使用四个应变片组成两个差动对时，则，此电路称为全桥电路，如图1—3(c)所示： 根据应变片测量电桥的加减特性，单臂电桥、半桥电路、全桥电路的输出电压分别为：。定义电桥的灵敏度为输出电压与桥臂各电阻相对变化之比，则差动半桥电路的电压灵敏度比单臂工作时高一倍