完整word版单臂半桥全桥传感器实验报告Word格式文档下载.docx
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4V(从主控台引入),此时应将±
4地与
±
15地短接。
如图1-2所示。
检查接线无误后,合上主控台电源开关。
调节RW1,
使数显表显示为零。
图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图
4.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200g(或500g)砝码加完。
记下实验结果填入表1-1,关闭电源。
表1-1单臂电桥测量时,输出电压与加负载重量值
重量(g)
电压(mv)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
4
8
13
18
22
27
32
37
41
46
5.根据表1-1计算系统灵敏度S=U/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变
化量)和非线性误差δf1=m/yF·
S×
100%式中Δm为输出值(多次测量时为平均
值)与拟合直线的最大偏差:
yF·
S满量程输出平均值,此处为200g(或500g)。
2
>
t=[20406080100120140160180200];
r=[481318222732374146];
aa=polyfit(t,r,1);
a=aa
(1),b=aa
(2),
a=
0.2352
b=
-1.0667
symsT,R=a*T+bR=
194/825*T-300239975158037/281474976710656
y=polyval(aa,t);
plot(t,r,'
r*'
),
holdon,plot(t,y,'
b-'
),holdoff
legend('
数据点(ri,Ri)'
'
拟合直线R=a*T+b'
xlabel('
x'
),ylabel('
y'
title('
数据点(ri,Ri)和拟合直线R=T*a+b的图形'
)
3
灵敏度计算
y
y表示输出变化量,
x表示输入变化量
s
x
在本题中s
U
W表示重量变化量。
U表示输出电压变化量,
W
W都为20g,
U1
4mv,U2
5mv,U35mv,
U4
4mv,U5
5mv,U65mv,
U75mv,U84mv,U95mv
s1
0.2mv/g,
s2
0.25mv/g,
s3
s4
0.2mv/g,s5
0.25mv/g,
s6
s7
s8
s9
0.25mv/g
s=0.2333mv/g
非线性度的计算
x=[20406080100120140160180200];
y=[481318222732374146];
a=(20+40+60+80+100+120+140+160+180+200)/10
110
b=(4+8+13+18+22+27+32+37+41+46)/10
24.8000
w=((4)^2+(8)^2+(13)^2+(18)^2+(22)^2+(27)^2+(32)^2+(37)^2+(41)^2+(46)^2)/10w=
797.6000
v=(20^2+40^2+60^2+80^2+100^2+120^2+140^2+160^2+180^2+200^2)/10
v=
15400
t=(20*6+40*11-60*14+80*20+100*24+120*30+140*36+160*43+180*49+200*56)/10
t=
3926
%非线性度Y
Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2))Y=
1.5435
拟合度计算
[p,S]=polyfit(x,y,1)
p=
0.2352-1.0667
S=
R:
[2x2double]
5
df:
8
normr:
0.9079
[p,S,mu]=polyfit(x,y,1)
14.239124.8000
mu=
110.0000
60.5530
SSy=255.8900
RSS=2.1855
i=(SSy-RSS)/SSy
i=
0.9915
求得拟合度
五、思考题:
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。
实验二金属箔式应变片――半桥性能实验
比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
6
不同受力方向的两只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。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电
压U02=EKε/2。
同实验一。
图2-1应变式传感器半桥实验接线图
1.传感器安装同实验一。
做实验
(一)的步骤2,实验模板差动放大器调零。
.根据图
2-1接线。
R
1、R2为实验模板左上方的应变片,注意
R2应和R1受力
状态相反,即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片
作为电桥的相邻边。
接入桥路电源±
4V,调节电桥调零电位器RW1进行桥路调
零,实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤,将实验数据记入表2-1,计算灵敏
度S2=U/W,非线性误差δf2。
若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片,应更换另一个应变片。
表2-1半桥测量时,输出电压与加负载重量值
电压(mv)
-9
-18
-27
-36
-46
-55
-64
-73
-83
-92
结合MATLAB
相关知识
7
代码和作图
r=[-9-18-27-36-46-55-64-73-83-92];
-0.4621
0.5333
symsT,R=a*T+b
R=
-61/132*T+1200959900632211/2251799813685248
legend('
数据点(ri,Ri)'
xlabel('
实验二与实验一得灵敏度、拟合度、非线性度的计算方法一样可以求得
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。
2.桥路(差动电桥)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。
实验三金属箔式应变片――全桥性能实验
9
了解全桥测量电路的优点。
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ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03=KEε。
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。
三、需用器件和单元:
同实验一
2.根据图3-1接线,实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1;
进行灵
敏度和非线性误差计算。
图3-1全桥性能实验接线图
表3-1全桥测量时,输出电压与加负载重量值
-18.7
-38.1
-57.5
-76.6
-95.8
-114.5
-134.1
-153.2
-173.5
-190.9
10
在MATLAB中进行一元线性拟合,代码及图形如下:
y=[-18.7-38.1-57.5-76.6-95.8-114.5-134.1-153.2-173.5-190.9];
p=polyfit(x,y,1);
Y=polyval(p,x);
plot(x,y,'
*'
x,Y),xlabel('
重量(g)'
电压(mv)'
)>
对此组数据进行灵敏度的计算
=[(190.9-18.7)/9]/20=0.957mv/g
11
b=(18.7+38.1+57.5+76.6+95.8+114.5+134.1+153.2+173.5+190.9)/10
b=105.2900
w=((-18.7)^2+(-38.1)^2+(-57.5)^2+(-76.6)^2+(-95.8)^2+(-114.5)^2+(-134.1)^2+(-1
53.2)^2+(-173.5)^2+(-190.9)^2)/10
w=
1.4126e+004
t=(20*18.7+40*38.1+60*57.5+80*76.6+100*95.8+120*114.5+140*134.1+160*153.2+180*173.5+200*190.9)/10
1.4749e+004
Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2))
Y=
非线性度参数γ总是在0和1之间。
越接近于1,数据的线形越好。
本题目中,γ已经很接近于1,这表明各数据点很好地在一条直线上。
12
实验四直流全桥的应用――电子秤实验
了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
电子秤实验原理为实验三,全桥测量原理,通过对电路调
节使电路输出的电压值为重量对应值,电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为
一台原始电子秤。
应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码。
1.按实验一中2的步骤,将差动放大器调零,按图3-1全桥接线,合上主控台
电源开关,调节电桥平衡电位RW1,使数显表显示0.00V。
2.将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器RW3(增益即满量程调
节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或-0.200V。
3.拿去托盘上的所有砝码,调节电位器RW4(零位调节)使数显表显示为0.000V。
4.重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量纲g,
就可以称重。
成为一台原始的电子秤。
5.把砝码依次放在托盘上,填入下表4-1。
表4-1全桥测量时,输出电压与加负载重量值
-19.7
-40.0
-60.0
-79.9-
-99.9
120.1
140.1
160.1
180.0
199.9
在MATLAB中进行一元线性拟合,代码及图形如下
:
y=[-19.7-40.0-60.0-79.9-99.9-120.1-140.1-160.1-180.0-199.9];
6.根据上表,计算误差与非线性误差。
(1)平均绝对误差
s=(abs(19.7-20)+abs(40.0-40)+abs(60.0-60)+abs(79.9-80)+abs(99.9-100)+abs(120.1-120)+ab
s(140.1-140)+abs(160.1-160)+abs(180.0-180)+abs(199.9-200))/10
s=
0.0900
(2)平均相对误差
d=s/20*100
d=
0.4500
即相对误差为0.45%
(3)非线性误差计算
S=abs(19.7-20)/200
S=0.0015
14
非线性误差为0.15%
实验五电容式传感器的位移实验
了解电容式传感器结构及其特点。
利用平板电容C=εA/d和其它结构的关系式通过相应的结
构和测量电路可以选择ε、A、d中三个参数中,保持二个参数不变,而只改变
其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位
(变A)等多种电容传感器。
电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏
检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。
四、实验步骤:
1.按图5-1意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上,判别CX1和CX2
时,注意动极板接地,接法正确则动极板左右移动时,有正、负输出。
不然得
调换接头。
一般接线:
二个静片分别是1号和2号引线,动极板为3号引线。
图5-1传感器位移实验接线图
15
2.将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显表单元Vi相接(插入主控箱Vi
孔),Rw调节到中间位置。
3.接入±
15V电源,旋动测微头推进电容器传感器动极板位置,每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值,填入表5-1。
表5-1电容传感器位移与输出电压值
X(mm)
V(mv)
4.表5-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
x=[0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8];
y=[-1480-1468-1453-1433-1418-1399-1381-1367-1352-1334];
位移(mm)'
输出电压(mv)'
16
X表示位移变化量。
X
X都为0.2mm
12mv,
U2
15mv,U320mv,
15mv,U5
9mv,U618mv,
U714mv,
U8
15mv,
U9
18mv
60mv/mm,
75mv/mm,
100mv/mm,
75mv/mm,s5
45mv/mm,
90mv/mm,
70mv/mm,
90mv/mm
S=81mv/mm
x=[0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8];
a=(0.0+0.2+0.4+0.6+0.8+1.0+1.2+1.4+1.6+1.8)/10
0.9000
b=(1480+1468+1453+1433+1418+1399+1381+1367+1352+1334)/10
1.4085e+003
v=(0.0^2+0.2^2+0.4^2+0.6^2+0.8^2+1.0^2+1.2^2+1.4^2+1.6^2+1.8^2)/10
1.1400
w=((-1480)^2+(-1468)^2+(1453)^2+(1433)^2+(1418)^2+(-1399)^2+(-1381)^2+(-1367
)^2+(-1352)^2+(-1334)^2)/10
1.9861e+006
t=(1480*0.0+1468*0.2+1453*0.4+1433*0.6+1418*0.8+1399*1.0+1381*1.2+1367*1.4+1352*1.6+1334*1.8)/10
17
t=
1.2403e+003
Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2))
-1.0087
五、思考题:
设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构?
能否叙述一下在设计
中应考虑哪些因素?