单臂半桥全桥传感器实验报告.doc

实验 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，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：ΔR／R＝Kε，式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数ε=Δl/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受力状态变化电桥的作用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。对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤： 1根据图（1-1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源（注意：当Rw3、Rw4的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验三为止）。 将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器R，接上桥路电源±4V（从主控台引入）±4地与±15地短接。如图1所示。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节R，使数显表显示为零。 图12应变式传感器单臂电桥实验接线图在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表11，关闭电源。表1单臂电桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g) 电压(mv) 5．根据表11计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ=Δm/yF·S×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·S满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。 t=[20 40 60 80 100 120 140 160 180 200]; r=[4 8 13 18 22 27 32 37 41 46]; aa=polyfit(t,r,1); a=aa(1),b=aa(2), a = 0.2352 b = -1.0667 syms T,R=a*T+b R = 194/825*T-300239975158037/281474976710656 y=polyval(aa,t); plot(t,r,r*), hold on,plot(t,y,b-),hold off legend(数据点（ri,Ri）,拟合直线R=a*T+b), xlabel(x),ylabel(y), title(数据点（ri,Ri）和拟合直线R=T*a+b的图形) 灵敏度计算 表示输出变化量，表示输入变化量 在本题中 表示输出电压变化量，表示重量变化量。 都为20g， =0.2333mv/g 非线性度的计算 x=[20 40 60 80 100 120 140 160 180 200]; y=[4 8 13 18 22 27 32 37 41 46 ]; a=(20+40+60+80+100+120+140+160+180+200)/10 a = 110 b=(4+8+13+18+22+27+32+37+41+46)/10 b = 24.8000 w=((4)^2+(8)^2+(13)^2+(18)^2+(22)^2+(27)^2+(32)^2+(37)^2+(41)^2+(46)^2)/10 w = 797.6000 v=(20^2+40^2+60^2+80^2+100^2+120^2+140^2+160^2+180^2+200^2)/10 v = 15400 t=(20*6+40*11-60*14+80*20+100*24+120*30+140*36+160*43+180*49+200*56)/10 t = 3926 %非线性度Y Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2)) Y = 1.5435 拟合度计算 [p,S] = polyfit(x,y,