传感器实验报告..doc

成绩： 吉林大学 仪器科学与电气工程学院 《传感器实验及课程设计》 本科实验 实验项目：应变片单臂特性实验 学生姓名：杨娜 学 号 E-mail：1403384804@ 实验地点：地质宫 2015年 月 日 实验目的（内容及要求） 了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路 实验所用仪器设备 机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表、±2V~±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器、4?位数显万用表。 实验原理 电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小、线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂时的四倍，性能最好。单臂特性实验基本电路如图1—2（a）所示。 ?Uo＝U①－U③? ＝〔(R1＋△R1)／(R1＋△R1＋R5)－R7／(R7＋R6)〕E? ＝｛〔（R7＋R6）（R1＋△R1）－R7（R5＋R1＋△R1）〕／〔（R5＋R1＋△R1）（R7＋R6）〕｝E? 设R1＝R5＝R6＝R7，且△R1／R1＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε，K为灵敏度系数。?则Uo≈(1／4)(△R1／R1)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE 箔式应变片单臂电桥实验原理图如下： 图中R5、R6、R7为350Ω固定电阻，R1为应变片；?RW1和R8组成电桥调平衡网络，E为供桥电源±4V。桥路输出电压Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE?。差动放大器输出为Vo。 实验步骤 1.差动放大器调零：按图1—8示意接线，将主机箱上的电压表量程切换开关切换到2V档，检查接线无误后合上主、副电源开关；将差动放大器的增益电位器按顺时针轻轻转到底，再逆向回旋一点点，调节差动放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零，差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。 应变片单臂电桥特性实验 （1）将±2V~±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片（标有上下箭头的4片中任意一片）与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路。电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的两个输入端。将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中（W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端）。如图1—9示意图接线。 图1—9 应变片单臂电桥特性实验接线示意图 检查无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。 在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒，使测微头的读数为10mm左右；再松开测微头支架轴套的紧固螺钉，调节测微头支架高度，使梁吸合后进一步调节支架高度，同时观察电压表显示绝对值尽量为最小时拧紧紧固螺钉以固定支架高度。仔细微调测微头的微分筒，使电压表显示值为0（梁不受力处于自然状态），这时的测微头刻度线位置作为梁位移的相对0位位移点。首先确定某个方向位移，以后每调节测微头的微分筒一周产生0.5mm位移，根据表1位移数据依次增加0.5mm并读取相应的电压值填入表1中；然后反方向调节测微头的微分筒使电压表显示0V（这时测微头微分筒的刻度线不在原来的0位位移点位置上，是由于测微头存在机械回程差，以电压表的0V为标准作为0位位移点并取固定的相对位移△X消除机械回程差），再根据表1位移数据依次反方向增加0.5mm并读取相应的电压值填入表1-1中。 注：调节测微头要仔细，微分筒每转一周△X=0.5mm，如果调节过量再回调，则产生回程差。 表1—1 位移（mm） 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 电压（mV） 158.7 149.7 140.9 132.2 122.6 113.2 103.9 94.3 84.5 74.5 64.7 位移（mm） 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 电压（mV） 54.3 43.7 32.6 21.