金属箔式应变片传感器实践任务设计书Word下载.docx

1、化，如图 1-2 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Uo=ER / R（1-1 ）41R2E 为电桥电源电压， R 为固定电阻值，式1-1 表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 L=R 100% 。四、实验内容与操作步骤1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的 R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别， R1=R2=R3=R4=350。2差动放大器调零。从实训台接入 15V 电源，检查无误后，合上实训台电源开关，将差动放大器的输入端 Ui 短接并与地短接，输出端 Uo2 接数显电压表（选择 2V 档）。将电位器 Rw3调到增益最

2、大位置（顺时针转到底） ，调节电位器 Rw4使电压表显示为 0V。关闭实训台电源。（ Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3按图 1-2 连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如 R1）接入电桥与 R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。4加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端 Ui ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节 Rw1使电压表显示为零。5在应变传感器托盘上放置一只砝码，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 砝码加完，计下数显表值，填入下表 1-1 ，关闭电源。表 11重量 （g）电 压（mV）五、实验报告根据表 11 计算系统灵

3、敏度 S U/ W（ U输出电压变化量， W重量变化量）和非线性误差 f1 = m/yF.S 100，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 S 为满量程（ 200g）输出平均值。六、注意事项加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！二 金属箔式应变片半桥搭建一、实验目的 ：比较半桥与单臂电桥的不同性能，掌握其接线方法。 同项目一不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图 2-1 。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为Uo=EK /2 = E（2-1 ）E 为电桥电源电压，式 2-1 表明，

4、半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。1应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图 1-1 。2差动放大器调零，参考实训项目一步骤 2。3按图 2-1 接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边。4加托盘后电桥调零，参考实训项目一步骤 4。的数显表值，直到 200g 砝码加完，计下数显表值，填入下表，关闭电源。表 2-1根据表 2-1 的数据，计算灵敏度 L= U/ W，非线性误差 f2六、思考题引起半桥测量时非线性误差的原因是什么？图 2-1 双臂电桥接线图三金属箔式应变片全桥搭建了解全桥测量电路的性能，掌握其接线方法。同项目一。全桥测量电路中，将受力性质相同的两

5、只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图 3-1 ，当应变片初始值相等， 变化量也相等时，其桥路输出 ：Uo=KE（3-1 ）E为电桥电源电压，式 3-1 表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。3按图 3-1 接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两对应变片分别接入电桥的邻边。4加托盘后电桥调零，参考实训项目一步骤 4。图 3-15在应变传感器托盘上放置一只砝码，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 砝码加完，计下数显表值，填入下表 3-1 ，关闭电源。 图 3-1 全桥电路接线图表 3-1根据记录表 3-1 的数据，计算灵敏度 L

6、= U/ W，非线性误差 f3四 直流全桥的应用电子秤定标掌握直流全桥的应用及电子秤定标的方法实训台、应变传感器模块、砝码电子称实训原理同传感器基本技能实训项目三的全桥测量原理，通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数使电路输出电压值为重量的对应值， 电压量纲（V）改为重量量纲 （g）即成一台比较原始的电子称。1按传感器基本技能实训项目三的步骤 1、2、3 接好线并将差动放大器调零。2将 10 只砝码置于传感器的托盘上，调节电位器 Rw3（满量程时的增益），使数显电压表显示为 0.200V（2V 档测量）。3拿去托盘上所有砝码，观察数显电压表是否显示为 0.000V，若不为零，再次将差动放大器调零

7、和加托盘后电桥调零。4重复 2、 3 步骤，直到精确为止，把电压量纲 V 改为重量量纲 Kg 即可以称重。5将砝码依次放到托盘上并读取相应的数显表值，直到 200g 砝码加完，计下数显表值，填入表 4-1 。表 4-1电压 （V）1根据计入表 25-1 的数据，计算灵敏度 L= U/ W，非线性误差 f42去除砝码，托盘上加一个未知的重物（不要超过 1Kg），记录电压表的读数。根据数显表值，求出重物的重量。五 扩散硅压阻压力传感器差压测量了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。二、实验仪器压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源 +5V、 15V。三、相关原理在具有压阻效应

8、的半导体材料上用扩散或离子注入法，摩托罗拉公司设计出 X 形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成 4 个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。扩散硅压力传感器的工作原理：在 X 形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流 i ，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时，在垂直电流方向将会产生电场变化 E i ，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压 Uo。U O d E di（4-1 ）式中 d 为元件两端距离。实验接线图如图 4-

9、2 所示， MPX10有 4 个引出脚， 1 脚接地、 2 脚为 Uo+、 3 脚接 +5V 电源、 4 脚为 Uo-；当 P1P2时，输出为正； P1P2时，输出为负。图 5-1 扩散硅压力传感器原理图1接入 +5V、 15V 直流稳压电源，模块输出端 Vo2 接控制台上数显直流电压表，选择 20V 档，打开实训台总电源。4调节 Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端 Ui 短路，然后调节 Rw3使直流电压表 200mV档显示为零，取下短路导线。5气室 1、 2 的两个活塞退回到刻度“ 17”的小孔后，使两个气室的压力相对大气压均为 0，气压计指在 “零”刻度处， 将 MPX

10、10的输出接到差动放大器的输入端 Ui ，调节 Rw1使直流电压表 200mv档显示为零。6保持负压力输入 P2 压力零不变，增大正压力输入 P1 的压力到 0.01MPa，每隔0.005Mpa 记下模块输出 Uo2的电压值。直到 P1的压力达到 0.095Mpa；填入下表。P（kP）Uo2（V）7保持正压力输入 P1 压力 0.095Mpa 不变，增大负压力输入 P2 的压力，从 0.01MPa 每隔 0.005Mpa 记下模块输出 Uo2的电压值。直到 P2 的压力达到 0.095Mpa；8保持负压力输入 P2压力 0.095Mpa 不变，减小正压力输入 P1 的压力，每隔 0.005Mp

11、a 记下模块输出 Uo2 的电压值。直到 P1 的压力为 0.005Mpa；9保持负压力输入 P1 压力 0Mpa不变，减小正压力输入 P2 的压力，每隔 0.005Mpa记下模块输出 Uo2 的电压值。直到 P2 的压力为 0.005Mpa；Uo2（ V）10实验结束后，关闭实训台电源，整理好实验设备。1根据实验所得数据，计算压力传感器输入 P（ P1-P2）输出 Uo2 曲线。计算灵敏度 L= U/ P，非线性误差 f 。图 5-2 扩散硅压力传感器接线图六 差动变压器性能测试一、实验目的掌握差动变压器位移测量的方法实训台、差动变压器模块、测微头、差动变压器、示波器（自备）差动变压器由一只

12、初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成。铁芯连接被测物体，移动线圈中的铁芯，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈的感应电动势发生变化，一只次级感应电动势增加，另一只感应电动势则减小，将两只次级线圈反向串接（同名端连接）引出差动输出。输出的变化反映了被测物体的移动量。1根据图 5-1 将差动变压器安装在差动变压器模块上。图 6-1 图 6-22将传感器引线插头插入模块的插座中，音频信号由振荡器的“ 00”处输出，打开主控台电源， 调节音频信号输出的频率和幅度 （用示波器监测），使输出信号频率为 4-5KHz，幅度为 Vp-p =2V，按图 5-2 接线（ 1、2 接音频信号， 3、4 为差动变压器输出，接放大器输入端）。3用示波器观测 Uo 的输出，旋动测微头，使示波器上观测到的波形峰峰值 Vp-p为最小，这时可以左右位移，