传感信号检测与转换实验箱指导书.pdf

第2 章 基础型实验项目 2.1 电阻应变片式传感器单臂电桥性能实验 2.1.1 实验目的 1、了解金属箔式电阻应变片的应变效应； 2、观察金属箔式电阻应变片的结构及粘贴方式； 3、掌握单臂电桥工作原理和性能测试方法。 2.1.2 实验原理 电阻应变效应：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化。描述电 阻应变效应的关系式为： ΔR ／R＝K ε 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。金属箔式电阻应变片是通过光刻、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。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，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。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，电阻的相对变化率分别为△R1 ／R1、△ R2 ／R2、△R3 ／R3、△R4 ／R4。 对单臂电桥输出电压近似值 U = EK ε/4。单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。 o1 如图2.1 所示R5 、R6 、R7 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压： E R / R Uo=  （2.1.1） 4 1 R 1  2 R E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式2.1 表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差 1 R 为L=   100% 。 2 R ＋5V R R5 ＋ 测V R8 RW7 － R6 R7 －5V 图2.1.1 单臂电桥测试连接电路原理示意图 2.1.3 实验设备与元器件 1 电阻应变式传感器实验摸板、电阻应变式传感器、信号调理电路模板、托盘、砝码、4 2 15 位数显万用表 2.1.4 实验内容与步骤： 1、按照图2.1.1 所示直流单臂电桥测试连接电路原理示意图进行电路接线。接线示意 图如图2.1.2 所示。 图2.1.2 单臂电桥测试电路连接示意图 2、放大器输出调零：将图2.1.2 实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用 导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节仪表放大器的增益电位器RW9 大约到中间位置(先逆时针 旋到底，再顺时针旋转2 圈)；电压表的量程切换开关打到2V 档，接通电源开关，调节实验 模板放大器的调零电位器RW10，使电压表显示为零。 3、应变片单臂电桥实验：去除放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图 2.1.2接线图)。调节实验模板上的桥路平衡电位器R