传感器技术实验指导书--实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验.pdf

传感器技术实验指导书

（修订版）

电力与自动化工程学院

传感器技术实验室

目录

实验一金属箔式应变片及直流电桥实验（综合性）1

实验二金属箔式应变片的温度影响实验6

实验三直流全桥的应用——电子秤实验7

实验四差动变压器特性实验8

实验五电容式传感器的位移特性实验12

实验六霍尔式传感器的位移特性实验14

实验七磁电传感器测速实验17

实验八电涡流传感器特性实验18

实验九光纤传感器的位移特性实验20

实验十光纤传感器测速实验22

实验H--光电传感器的转速测量实验24

实验十二温度仪表PID控制实验25

实验十三温度传感器测温特性实验25

实验十四非标准热电偶的标定（设计性）29

实验十五气体流量的测定实验（演示性）30

实验十六计算机温度PID控制实验31

实验十七光敏电阻特性实验34

实验十八光敏二极管特性实验37

实验十九光敏三极管特性实验40

实验二十光电池特性实验42

附录：数据分析相关知识45

传感器技术实验指导书

实验一金属箔式应变片及直流电桥实验（综合性）

实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，理解直流电桥的工作原理和性能。

比较单臂电桥、半桥、全桥的不同特性。

基本原理：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：

AR/R=K^

式中A/?/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，£为电阻丝长度相

对变化，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，通过它转

换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是将电阻的变化转变为电压变化，这样，电

桥的输出电压即反映了应变片的受力状态。

单臂电桥输出电压可表示为：Uoi=EKeIAo

不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得

到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=£KE/2。

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，不同受力方向的接

入邻边，当应变片初始阻值：R1=R2=R3=R4,其变化值AR1=AR2=AR3=AR4时，其桥

路输出电压UO3=KE£0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

均得到改善。

需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、祛码、数显表、±15V

电源、±4V电源、万用表（自备）。

实验内容和步骤：

一、单臂电桥实验

1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接

入模块的左上方的Ri、R2、R3、R4o加热丝也接于模块上，在无压力作用下，Ri=R2=

R3==350。，加热丝阻值为50左右。

2、接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将

实验模块调节增益电位器RW3顺时针调节到中间位置（特别注意：单臂电桥、平桥、

全桥系统实验应始终保持差动放大器增益不变），再进行差动放大器调零，方法为：

将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相

连，调节实验模块上调零电位器RW4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V

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档）。关闭主控箱电源。

图1-1应变式传感器安装示意图

接主控箱接数显黄

电源输