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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电阻应变式传感器电阻应变式传感器实验地点 健翔桥实验室实验时间2012-3-25 1. 实验目的：（1） 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。（2） 了解全桥测量电路优点。2. 实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、15V电源、4V电源、万用表(自备)3. 实验原理及内容：1） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验基本原理: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：R/R=K式中R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对变化
2、，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受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EK/4。2） 金属箔式应变片全桥性能实验基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其变化值R1=R2=R3=R4时，其桥路输出电压U03=KE。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。4. 实验步骤：1） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验（1） 预习并写出预习报告；（2） 根据图2-1应变式传感器已装于应变
3、传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350，加热丝阻值为50左右。图2-1 应变式传感安装示意图（3） 接入模板电源15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，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数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。关闭主控箱电源。（4） 将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接
4、入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源4V(从主控箱引入)如图2-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。图2-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图（5） 在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到500g(或200g)砝码加完。记下实验结果填入表2-1，关闭电源。（6） 根据表2-1计算系统灵敏度S，S=u/W(u输出电压变化量；W重量变化量)计算线性误差：f1=m/yFS100%式中m为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差：yF
5、S满量程输出平均值，此外为500g或200g。2） 金属箔式应变片全桥性能实验（1） 传感器安装同实验（一）。（2） 根据图2-4接线，实验方法与实验（二）相同。将实验结果填入表2-3；进行灵敏度和非线性误差计算。图2-4 全桥性能实验接线图5. 实验结果及分析：1) 金属箔式应变片单臂电桥性能实验表2-1重量（g）020406080100120140160180200电压（mv）0.097.914.720.326.932.738.945.051.457.663.72) 金属箔式应变片全桥性能实验表2-3重量（g）020406080100120140160180200电压（mv）0.000.0
6、20.050.080.100.130.160.180.210.230.26利用matlab最小二乘法进行数据处理有：1) 单臂电桥性能实验实验程序：coords=0:20:200;0.09 7.9 14.7 20.3 26.9 32.7 38.9 45.0 51.4 57.6 63.7gridholdplot(coords(1,:),coords(2,:),o);x=coords(1,:)y=coords(2,:)plot(x,y,b)b=size(coords)c=ones(1,b(2)%返回一个1b(2)元素为1的矩阵MT=c;xM=MTf=inv(MT*M)*MT*yy=,num2str
7、(f(2),x+,num2str(f(1)y=f(2)*x+f(1)plot(x,y,g)mistake=max(x-y)/(max(y)-min(y)fprintf(电阻的传感器的灵敏度s=%5.3f%n,abs(f(2)fprintf(非线性误差f=%5.3f%n,mistake)plot(x,y)xlabel(m/g)ylabel(V/mv)title(单臂电桥性能试验)legend(y=,num2str(f(2),x+,num2str(f(1)%Current plot held%s=(y(6)-y(2)/60%detam=abs(yy-coords(2,:)%max(detam)%d
8、etaf1=max(detam)/max(y)试验结果：x = 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200y = 0.0900 7.9000 14.7000 20.3000 26.9000 32.7000 38.9000 45.0000 51.4000 57.6000 63.7000b = 2 11c = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1MT = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200M = 1 0 1 20 1 40 1 60 1 80 1 100 1 120 1 140
9、 1 160 1 180 1 200f = 1.3650 0.3129ans =y=0.31289x+1.365y = 1.3650 7.6227 13.8805 20.1382 26.3959 32.6536 38.9114 45.1691 51.4268 57.6845 63.9423mistake =2.1742电阻的传感器的灵敏度s=0.313%非线性误差f=2.174%2) 全桥性能实验x = 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200y = 0 0.0200 0.0500 0.0800 0.1000 0.1300 0.1600 0.1800 0.21
10、00 0.2300 0.2600b = 2 11c = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1MT = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200M = 1 0 1 20 1 40 1 60 1 80 1 100 1 120 1 140 1 160 1 180 1 200f = -0.0018 0.0013ans =y=0.0013091x+-0.0018182y = -0.0018 0.0244 0.0505 0.0767 0.1029 0.1291 0.1553 0.1815 0.2076 0.2338 0.2
11、600mistake = 762.8958%电阻的传感器的灵敏度s=0.001%非线性误差f=762.896%6. 实验总结：思考题：1) 金属箔式应变片单臂电桥性能实验（1） 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：(1)正(受拉)应变片(2)负(受压)应变片(3)正、负应变片均可以。（2） 请解释本实验中的“信号获取电路”的原理及电路参数。2) 金属箔式应变片全桥性能实验（1） 全桥测量中，当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时，即R1= R3, R2= R4,而R1R2时，是否可以组成全桥：(1)可以(2)不可以。（2） 请解释本实验中的“信号获取电路”的原理及电路参数。（3） 某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。 实验总结：说明：1. 实验名称、实验目的、实验设备、实验原理及内容由教师确定，实验前学生填好；2. 实验步骤、实验结果及分析由学生记录实验的过程，包括操作过程、实验结果、遇到哪些问题以及如何解决等；3. 实验总结由学生在实验后填写，总结本次实验的收获、未解决的问题以及体会和建议等。.精品文档.实验名称