压力传感器和弹性模量的测量.ppt

*主要结论：电桥输出的不平衡电压U0是和电阻的变化ΔR成正比的，这就是不平衡电桥的工作原理。显然测量出U0的大小即可反映外力F的大小；另外，若要获得较大输出电压U0，可以采用较高的电源电压E即可；同时也说明电源电压不稳定将给测量结果带来误差，因此电源电压一定要稳定。**电阻应变片压力传感器

特性及应用实验目的了解和研究压力传感器的特性及其应用。理解非平衡电桥电路原理。设计电子称原理。◆应变物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象。工作原理◆弹性应变当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变。◆应变式传感器：工作原理是基于“应变效应”，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化的现象。结构特征：通常由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。如何理解应变效应？当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了Δρ，从而引起电阻值变化量为：例如：一根金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻值为：电阻相对变化量：金属电阻应变片压力传感器测量电路1、非平衡电桥●由图可知，电桥输出电压U0为：●当电桥平衡时，Uo=0，则有：非平衡电桥原理当横梁受到载荷F的作用时，R1和R3增大，R2和R4减小，如图所示，电桥不平衡，则U0为：有载荷的非平衡电桥假设ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4＝ΔR，则有电阻的变化与电压的关系3、压力传感器的灵敏度S静态特性：在静载荷（F）作用下，用实验的方法求得输入的力与传感器输出电压（U0）之间的线性关系(即U=a+bF)。灵敏度：传感器在静态工作条件下单位压力所产生的输出电压，称为静态灵敏度。用公式表示如下：这实际上就是传感器静态特性曲线（U～F曲线）上某点的斜率。线性灵敏度特性曲线注意：本实验要求选择E=5V和E=10V两种电压条件下，测量压力传感器的灵敏度特性曲线。实验步骤给出设计思路，确定实验步骤，并列出原始数据表格。对设计的产品进行检验，给出输出电压与重量之间的对应关系，并利用作图法求出压力传感器的灵敏度S。利用上述实验原理设计一款电子称，称量塑料盒（有盖和无盖）时的重量。液压拉伸法测量弹性模量实验目的了解弹性模量的物理概念，掌握其测量原理和方法。学会用光杠杆测量微小伸长量的方法。实验原理1、弹性模量（ElasticModulus）定义：在弹性限度内，材料所受应力（如拉伸、压缩、弯曲和扭曲等）和所产生的相应应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。特点：弹性模量是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。测量方法：拉伸法、梁的弯曲法、振动法、内耗法等等，本实验采用拉伸法测定弹性模量。2、钢丝的弹性模量（杨氏模量）设钢丝的原长为L，横截面积为S，当在长度方向施加外力F时，其伸长(或缩短)ΔL。根据胡克定律，在弹性限度内，单位面积上的垂直作用力F/S（正应力）与金属丝的相对伸长ΔL/L（线应变）成正比，即*主要结论：电桥输出的不平衡电压U0是和电阻的变化ΔR成正比的，这就是不平衡电桥的工作原理。显然测量出U0的大小即可反映外力F的大小；另外，若要获得较大输出电压U0，可以采用较高的电源电压E即可；同时也说明电源电压不稳定将给测量结果带来误差，因此电源电压一定要稳定。**