傳感器与检测技术实践报告.doc

传感器与检测技术 实验报告 班级： 姓名: 谢春龙 学号: 056608100010 2013年12月3日 实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。 实验原理 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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。（E为供桥电压）。 需用器件与单元： 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约 20g）、数显表、±15V电源数、±5V电源、数字万用表。 四、实验步骤： 1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。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，加热丝阻值约为50Ω左右。 图1-1 应变片传感器安装示意图 2、实验模板差动放大器调零，方法为： （1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，Vo1输出端与数显电压表输入端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)，完毕后关闭主控台电源。 3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。 4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。 图1-2 应变片传感器单臂电桥实验图 5、根据表1-1计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW（ΔV为输出电压平均变化量，ΔW为重量变化量）；计算非线性误差：δf =Δm / yFS×100%，其中Δm为输出电压值（多次测量为平均值）与拟合直线最大电压偏差量，yFS为满量程时电压输出平均值，这里YFS取200g时对应的输出电压值。 五、实验结果分析与处理： 1、记录数显表数值如下： 表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：重量（g） 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mV） 17 25 34 42 50 58 66 75 85 2、由所得数据绘出单臂 图1-3 单臂电桥传感器特性曲线 由图可知，传感器特性曲线呈非线性，因为电阻变化率ΔR/R不完全是线性的。 3、（1）计算系统灵敏度： ΔV=（17-9）+（25-17）++（85-75）/9=（85-9）/9=8.44mV ΔW=20g S=ΔV/ΔW=0.422mV/g （2）计算非线性误差： Δm =（9+17+25+34+42+50+58+66+75+85）/10=46.1mV yFS=85mV δf =Δm / yFS×100%=54.2% 单臂 1