东南大学传感器实验报告.doc

东南大学仪器科学与工程学院学院 实 验 报 告 课程名称：传感器技术 实验名称： 传感器与检测技术实验 院 （系）：仪器科学与工程学院 专 业： 测控技术与仪器 姓 名： 刘海波 学 号： 实 验 室： 实验组别： 同组人员： 刘柄岐 实验时间：2013 年 11月 15日 评定成绩： 审阅教师： 试验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 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。 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。 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，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是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。单臂电桥输出电压 ，其中K为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化。 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。 图2-1 单臂电桥工作原理图 实验步骤 根据上图示接线示意图安装接线。 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） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv） 5 10 15 20 25 29 34 39 43 48 实验曲线如下所示： 分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量近似成线性关系，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。 根据表中数据计算系统的灵敏度（为输出电压变化量，为重量变化量）和非线性误差，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；为满量程输出平均值，此处为200g。 答： =43mv， =180g， 所以 =1.9768g， =200g， 所以 思考题 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。 实验二 金属箔片应变片——板桥性能实验 一、实验目的 比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点 二．基本原理 不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥暑促灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压。 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。 图2-2 半桥工作原理图 四．实验步骤 1.根据上图是原理图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 4.应变片半桥实验 实验结果如下： 重量（g） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv） 11 21 31 41 51 62 72 83 92 102 实验曲线如下所示： 分析：从上可见，输出电压与加载重量近似成线性。数据点与拟合直线相对单臂更为接近，即线性性更好。 5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差。 U=91mv， W=180g； 所以 S=91/180=0.506mv/g. =0.7525g， =180g， 6.利用虚拟仪器进行测量。 测量数据结果如下所示： 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 绘制实验曲线如下： 五、思考题 1.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。 2.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。 3.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。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 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、其变化值时，其桥路输出电压。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