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传感器技术系列实验 应变电桥 应变片 单元电路一 差动放大器 单元电路二 电源面板 差动电容模型 传感器技术系列实验 ?? ? ? ? ? ? 上海理工大学光电学院 2008年1月 * 目录 实验一 箔式应变片测量技术 实验二 半导体应变片性能及应用 实验三 移相器和相敏检波器实验 实验四 交流全桥电路及应用 实验五 差动变压器测量及应用 实验六 差动螺管式电感传感器及应用 实验七 温度传感器实验 实验八 光纤传感器实验 实验九 霍尔式传感器实验 实验十 电涡流传感器性能实验 实验十一 压电加速式传感器实验 实验十二 电容式传感器特性 实验十三 力平衡式传感器实验 实验十四 微机检测与转换——数据采集处理 封面 * 实验一 箔式应变片测量技术------------------------------------------------------------------- 一、实验目的 二、实验原理 三、实验部件及仪器 四、实验步骤 五、注意事项 六、实验报告要求 目录 * 一、实验目的： 1.观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式； 2.测试应变梁变形的应变输出； 3.比较箔式应变片分别接成单臂直流电桥、半桥、全桥时电桥的输出关系； 4.说明温度变化对应变测试系统的影响； 5.在实用测试电路中对由于温度变化引入的测量误差进行温度补偿。 目录 * 实验一 箔式应变片测量技术 二、实验原理： 1.应变片是常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变时，应变片的敏感栅随同形变，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 2.电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零。在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，ΣR=ΔR/R；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR=2ΔR/R；当用四个应变片组成二个差动对工作，且R1=R2=R3=R4=R时，ΣR=4ΔR/R。由此可见，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依此增大。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4·E·ΣR，电桥灵敏度Ku=V/ΔR/R，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可见，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。 目录 * 实验一 箔式应变片测量技术 二、实验原理： 3. 温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试中的膨胀系数不同。由此引起测试系统输出电压发生变化。 4. 用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如附图（2）所示。在图示电桥中，R1为工作片，R2为补偿片，R1=R2。当温度变化时两应变片的电阻变化ΔR1与ΔR2符号相同，数量相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R1R4=R2R3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片成90°，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。 目录 * 实验一 箔式应变片测量技术 三、实验部件及仪器： 直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压表、加热器、半导体点温计、温度补偿片。 目录 * 实验一 箔式应变片测量技术 四、实验步骤： 1.调零。开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“+、-”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表