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传感器第一次实验 试验一 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及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形变时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应。 状态。单臂电桥输出电压U o1EK / 状态。单臂电桥输出电压 U o1 EK / 4 ,其中 K 为应变灵敏系数, L / L 为电阻丝 长度相对变化。 三. 实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 实验曲线如下所示: 四. 实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 电桥调零。 应变片单臂电桥实验。测得数据如下: 重量( g) 0 20 40 60 80 100 120 140 电压( mv ) 3.5 7.2 11.3 16.0 20.7 24.7 28.8 33.5 分析:由图可以看出,输出电压与加载的重量成线性关系,由于一开始调零不好,致使曲线没有经过原点,往上偏离了一段距离。 重量( g) 0 20 40 60 80 100 120 140 电压( mv) 0.7 5.0 9.5 13.9 18.7 23.4 28.3 32.9 5. 根据表中数据计算系统的灵敏度 5. 根据表中数据计算系统的灵敏度 变化量)和非线性误差 S m / yFS U / W( U 为输出电压变化量, W 为重量 100% ,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; yFS 为满量程输出平均值,此处为 140g。 U =30mv , W =140g, 所以 S 3 0 / 1 4 0 0. 2m1 v4 3 g m=1.9768g , y F S=140g, 所以 1. 9 7 6 8 / 1 40 1 0 0 % 1. 6. 利用虚拟仪器进行测量。 测得数据如下表所示: 相应的曲线如下: 单臂电桥工作时,作为桥臂电阻的应变片应选用: ( 1)正(受拉) 应变片;( 2)负(受压) 应变片;( 3)正、负应变片均可以。 答:应变片受拉,所以选( 1)正应变片。 一、实验目的 实验二 金属箔片应变片——板桥性能实验 比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点 二. 基本原理 当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U 当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压 U o2 EK / 2 。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四.实验步骤 根据接线示意图安装接线。 放大器输出调零。 电桥调零。 应变片半桥实验实验结果如下: 实验曲线如下所示: 分析: 从图中可见, 输出电压与加载重量成线性。 线性性更好。 数据点与拟合直线相对单臂更为接近,即 5.计算灵敏度 S=U/W ,非线性误差 。 重量( g) 0 20 40 60 80 100 120 140 电压( mv) 0 10.6 20.2 30.5 40.7 50.7 60.8 70.3 m=0.7525g,y F S=140g,0.7525/140 100% 0.54% m=0.7525g, y F S=140g, 0.7525/140 100% 0.54% 6.利用虚拟仪器进行测量。 测量数据结果如下所示: 绘制实验曲线如下: 重量( g) 0 20 40 60 80 100 120 140 电压( mv) -2.6 7.8 18.7 28.9 39.5 50.0 59.9 70.2 五、思考题 半桥测量时,两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时, 应放在:( 1)对边;( 2)邻边。答:( 2)邻边。 半桥测量时,两片相同受力状态的电阻应变片接入点桥时, 应放在:( 1)对边;( 2)邻边。答:( 1)对边。 桥路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:( 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。 一、实验目的 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 二、基本原理 全桥测量电路中, 将受力方向相同的两应变片接入电桥对边, 相反的应变片接入电桥邻边。 当应变片初始阻值 R1=R2=R3=R4 、其变化值 R1 R2 R3 R4时,其桥路输出电 压U o3 EK 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍, 非线性误差和温度误差都得到了改善。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 根据接线示意图安装接线。 放大器输出调零。 电桥调零。 应变片全桥实验 数据记录如下表所示: 重量( g) 0 20 40 60 80 100 120 140 电压( mv) 0 20.1
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