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实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验课件.doc

实验一单臂半桥全桥电桥性能实验;实验二直流全桥的应用—电子秤实验

实验一单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作状况。 二、所需器件及模块 1号金属箔式应变片传感器实验模块、 14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、 20克砝码10只、±15V电源、±2V电源、万用表(自备)。 三、基本原理: 图1 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:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R 为电阻丝电阻相对变化,K 为应变灵敏系数,ε=ΔL/L 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,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U o= EK ε/4。 四、实验步骤

模块联合调零:

1、根据图(1-1)应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。传感器中各应变片R1、R 2、R 3、R4已接入模块的下方,K1开关应置于OFF状态。可用万用表进行测量判别,R1=R2= R3=R4=350。 2、根据图(1-1), IC1、IC2、IC4组成第一级典型的三运放仪表放大器,整益G1=R24/R20[1+2R14/w1],其中R16=R24=20K、R18=R20=10K、R14=R15=20K、w1=10K。w1中串接了200殴的电阻,也就是说当W1为0时放大倍数为G1=1+40000/200=201倍,W1旋转一圈为1K,IC3是第二级反向放大器,整益G2=R22/R17,R22=51K、R17=20K,在IC3的“+”端通过Rw2、R27接入正负电压调节放大器的零点,Rw2=10K、R27=1K。在应变式传感器的输出端通过W 3、R11接入±4V 电压,调节应变式传感器由于4片应变片电阻不对称而引起的输出零点变化,w3=10K、R11=1K。放大电路总整益G=G1*G2。IC1、IC2、IC3、IC4的型号采用OP07或741。 3、放大器调零:接入14号交直流、全桥、测量、仪用放大实验模块±15V电源,检查无误后,合上实验台电源开关,实验模块±15V指示灯应亮,将14号交直流、全桥、测量、仪用放大实验模块增益电位器调节增益在合适的位置(右旋转到底再回2圈不到点,此时放大倍数G1约为20,电路总的放大倍数G=G1*G2=20*2.5=50,此时R14,R15之间的可调电位器总阻值约为2000殴),也可以用输入小电压比如20mV,再调节增益,使输出为2000mV,使

工程测试技术实验报告

姓名: 学号: 班级: 成绩: 实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:ΔR/ R =K ε,ΔR 为电阻丝变化值,K 为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L 。通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、半桥与全桥电路,最大测量范围为±3mm 。 1 3 4 2 +5V R R R 5 R 1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图 图1-1 电阻应变式传感器 3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示,图中R 1、R 2、R 3为固定,R 为电阻应变片,输出电压U O =EK ε,E 为电桥转换系数。

+5V R 2r R 1 R R 1R 2 R 4 RP 2 OP07R 3R 4 RP 1 R 5 +15V -15V 调零电桥 电 阻传感器 差动放大器 4 3 2 18 76 RP R 3 V A D B C E 图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图 四、实验步骤 1、固定好位移台架,将电阻应变式传感器置于位移台架上,调节测微器使其指示15mm 左右。将测微器装入位移台架上部的开口处,旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧,然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2、将放大器放大倍数电位器RP 1旋钮(实验台为增益旋钮)逆时针旋到终端位置。 3、用导线将差动放大器的正负输入端连接,再将其输出端接到数字电压表的输入端;按下面板上电压量程转换开关的20V 档按键(实验台为将电压量程拨到20V 档);接通电源开关,旋动放大器的调零电位器RP 2旋钮,使电压表指示向零趋近,然后换到2V 量程,旋动调零电位器RP 2旋钮使电压表指示为零;此后调零电位器RP 2旋钮不再调节,根据实验适当调节增益电位器RP 1。 4、按图1-2接线,R 1、R 2、R 3(电阻传感器部分固定电阻)与一个的应变片构成单臂电桥形式。 5、调节平衡电位器RP ,使数字电压表指示接近零,然后旋动测微器使电压表指示为零,此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器,每次0.4mm ,上下各2mm ,将位移量X 和对应的输出电压值U O 记入下表中。 表 1-1 X(mm) 0 U O (mV)

应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验

应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除

应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 应变片基本原理: 电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变,这一物理现象称为“电阻应变效应 (a) 丝式应变片 (b) 箔式应变片 应变片结构图 (a)单臂(b)半桥(c)全桥 应变片测量电路 在差动放大器增益相同的情况下:半桥电压表读数是单臂的两倍,全桥电压表读数是单臂的四倍。因此在整个实验过程中都要保持放大器增益不变。 单臂:在应变片测量原理图中R1、R2、R3为固定电阻,RX为金属箔式应变片。 半桥:在应变片测量原理图中R1、R2、为固定电阻,R3、RX为金属箔式应变片。R3与RX符号相反。 全桥:在应变片测量原理图中R1、R2、R3、RX全为金属箔式应变片。全桥实验时图中四个电阻均为金属箔式应变片,接线时两相邻的应变片的位置符号相反,对应位置的应变片符号相同。 应变片测量原理图 实验步骤: 一、调零: 1、按图接线 差动放大器调零接线示意图 2、增益电位器RW3顺时针轾轻转到底再逆时针回调1圈,再调RW4使电压表在200mv时显示为零。

实验指导书正文

实验指导书正文 实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电 路的调试方法。3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验中使用的单位 电阻应变式传感器、电阻与霍尔式传感器转换电路板(调零电桥)、差动放大器、直 流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理与电路 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应, 其关系为:δr/r=kε,δr为电阻丝变化值,k为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相 对变化量δl/l。通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2.电阻应变传感如图1-1所示。传感器的主要部件是上下悬臂梁,在梁的根部粘贴四 个电阻应变片,形成单臂、半桥和全桥电路,最大测量范围为±3mm。 23+5v14rrr5r1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图 图1-1电阻应变传感器 1 3.电阻应变传感单臂桥式电路如图1-2所示。在图中,R1、R2和R3是固定的,R是 电阻应变计,输出电压uo=EKε,E是电桥转换系数。 r3rp2r3128+15v+5var1dr1r23r5vrp176rrpber2rc电阻传感器op07r44r4-15v差动放 大器调零电桥图1-2电阻式传感器单臂电桥实验电路图 四、实验步骤 1、固定好位移台架,将电阻应变式传感器置于位移台架上,调节测微器使其指示 15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处,将测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆磁钢吸合,然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2.用电线将测试箱面板上的±15V和接地端子(连接在测试台内部)连接到差分放大 器上;将放大器放大电位计RP1旋钮(测试台上的增益旋钮)顺时针转动至终端位置。

实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验

实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 1、实验目的 本实验旨在通过单臂电桥测量电阻式传感器的电阻值,了解电桥的基本原理和性能。 2、实验原理 电桥是一种可以测量未知电阻的电路。电桥由四个电阻组成,其中三个为已知电阻,可以通过调节未知电阻的大小来使电桥的两端电势相等,从而测量未知电阻。 为了保证电桥的灵敏度和稳定性,一般要求电桥的比率阻抗为1。 3、实验器材 (1)电阻箱 (2)电阻式传感器 (3)直流电源 (4)万用表 (5)导线 4、实验步骤 (1)根据电路图连接电路,其中R1为已知电阻,R2为未知电阻,R3、R4为电阻箱,E为直流电源,V1、V2分别用万用表测量电桥两端的电势差。 (2)打开电源,调节电阻箱上的电位器,使电桥两端的电势差为0。 (3)记录R3、R4中的电阻值,计算未知电阻值R2= R3× (R1+R4)/(R4-R3)。 (4)改变未知电阻的值,重复上述步骤,得出不同未知电阻值下的电势差和电阻值。 5、实验注意事项 (1)在连接电路时,要保证接线正确,避免短路或接错。 (2)在调节电桥平衡时,要慢慢调节电位器,避免过度调节。 (3)在测量电势差时,要注意不要接触电桥导线和量程,避免影响测量精度。 6、实验结果与分析

根据测量结果,可以得出不同未知电阻值下的电势差和电阻值,通过对比不同电势差下的电阻值和未知电阻的实际电阻值,可以评估电桥的测量精度和稳定性。 7、实验结论 本实验通过单臂电桥测量电阻式传感器的电阻值,了解电桥的基本原理和性能。实验结果表明,通过调节电阻箱的电阻值,可以使电桥达到平衡状态,从而测量电阻式传感器的电阻值。通过优化电桥的比率阻抗等参数,可以提高电桥的测量精度和稳定性。

传感器应用技术 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的: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。 二、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: ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L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了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。 三、需用器件与单元: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)。 四、实验步骤: 1、根据图(1-1)应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R 2、R 3、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=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。 图1-1 应变式传感安装示意图 2、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R w3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。 3、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R w1,接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。检查接线无误后,合上主控箱电源开关。调节R w1,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 重量(g) 电压(mv) 5、根据表1-1计算系统灵敏度S,S=Δu/ΔW(Δu输出电压变化量;ΔW 重量变化量)计算线性误差:δf1=Δm/y F·S×100%式中Δm为输出值(多次测量时 满量程输出平均值,此处为500g或200g。为平均值)与拟合直线的最大偏差:y F ·S 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。

电桥性能实验

直流电桥原理 在进行金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验之前,我们有必要先来介绍一下直流电桥的相关知识。电桥电路有直流电桥和交流电桥两种。电桥电路的主要指标是桥路灵敏度、非线性和负载特性。下面具体讨论有关直流电路和与之相关的这几项指标。 一、 平衡条件 直流电桥的基本形式如图1—1所示。R 1, R 2,R 3 , R 4 为电桥的桥臂电阻,R L 为其负载(可以是测量仪表内阻或其他负载)。 当R L ∞时,电桥的输出电压V 0应为 V 0=E ( 4 33 211R R R R R R +-+) 当电桥平衡时,V0=0,由上式可得到R 1R 4=R 2R 3 或 4 3 21R R R R = (1—1) 图1-1 式(1—1)秤为电桥平衡条件。平衡电桥就是桥路中相邻两桥臂阻值之比应相等,桥路相邻两臂阻值之比相等方可使流过负载电阻的电流为零。 二、 平衡状态 1.单臂直流电桥 所谓单臂就是电桥中一桥臂为电阻式传感器,且其电阻变化为△R,其它桥臂为阻值固定不变,这时电桥输出电压V 0≠0(此时仍视电桥为开路状态),则不平衡电桥输出电压V 0为

V 0= E R R R R R R R R R R ⎪ ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝ ⎛+∆+⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛∆⎪⎭⎫ ⎝⎛341211114113 (1-2) 设桥臂比n=1 2R R ,由于△R 1《R 1,分母中11 R R ∆可忽略,输出电压便为 V ”0= E R R R R R R R R ⎪ ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝ ⎛+⎪ ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛∆⎪⎭⎫ ⎝⎛3412114113 这是理想情况,式(1—2)为实际输出电压,由此可求出电桥非线性误差。实际的非线性特性曲线与理想线性曲线的偏差秤为绝对非线性误差。则其相对线性误差r 为: r=''000V V V -= ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-1211111R R R R R R = ⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-n R R R R 11111 (1-3) 由此可见,非线性误差与电阻相对变化11R R ∆有关,当11R R ∆较大时,就不可忽略误差了. 下面来看电桥电压灵敏度S V 。在式(1-2)中,忽略分母中11 R R ∆项,并且考虑到起始平衡条件4 321R R R R =,从式(1—2)可以得到 V 0' ≈1 12)1(R R n n E ∆+ (1—4) 电桥灵敏度的定义为 S V = 1 10R R V ∆≈11' 0R R V ∆ = E n n 2 )1(+ (1—5) 当n=1时,可求得S V 最大。也就是说,在电桥电压E 确定后,当R 1=R 2,R 3=R 4 时,电桥电压灵敏度最高。此时可分别将式(1—2)、(1-3)、(1-4)、(1—5)化简为

实验二电桥测试实验

实验二电桥测试 (1)电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥,差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、(双臂)半桥与全桥电路,最大测量范围为土3mm。 1 4 5 4等截而悬臂梁5而板接线图 图1~1电阻应变式传感器 2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应 变效应,其关系为:△ R/ R二KA L/ L=K £, A R为电阻丝变化值,K为应变灵敏系数,&为电阻丝长度的相对变化量厶L/Lo通过施加外力引起应变片变形,测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。

2 )— 对于金属应变片,Ks 主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在 0.3左右,对于 大多数金属Ks 取2o 本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。 3. 电桥的工作原理和特性 (1) 电桥的工作原理 图2是一个直流电桥・A 、C 端接直流电源,称供桥端,Uo 称供桥电压;B 、D 端接测量仪 器,称输出端 UB E =UB (+UC=U [R3/ (R 3+R) -R 2/ (R I+R) ] 1 ) 由式(1)可知,当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态•为保证测量的准确性,在实测 之前应使电桥平衡(称为预调平衡). (2) 电桥的加减特性 电桥的四个桥臂都由应变片组成,则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸 时,阻值增加;电阻压缩时,阻值减小),电桥也将有电压输出•当供 桥电压一定而且厶 RiVVRi 时, d U 二(U/ Ri) d Ri+( U/ R2)dR2+( U/ R3)dR3+( U/ R 〃 dR4 2) 其中U U BD ・ 对于全等臂电桥,Ri 二R2二R3二R4二R,各桥臂应变片灵敏系数K 相同,上式可简化为 d U 二0. 25U o(d R1 / Ri- d R2 / R2+ d R3 / R3- d R4 / R4) 3) 当八RivvR 时,此时可用电压输出增量式表示 U 二0. 25 Uo ( RI / RI- R2 / R2+ R3 / R3- R4 / R4) 4) 式(4)为电桥转换原理的一般形式,现讨论如下: (a) 当只有一个桥臂接应变片时(称为单臂电桥),桥臂R1为工作臂,且工作时电阻 由R 变 为R+AR,其余各臂为固定电阻R (A R2

实验二电桥测试实验

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实验二电桥测试 (1)电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥,差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、(双臂)半桥与全桥电路,最大测量范围为±3mm。 1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图 图1-1 电阻应变式传感器 2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:ΔR/ R=KΔL/ L=Kε,ΔR为电阻丝变化值,K为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过施加外力引起应变片变形,测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。

ρρ εμd K S 1)21(+ += 对于金属应变片,K s 主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在左右,对于大多数金属K s 取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特 性。 3.电桥的工作原理和特性 (1)电桥的工作原理 图2 是一个直流电桥.A 、C 端接直流电源,称供桥端,U o 称供桥电压;B 、D 端接测量仪器,称输出端 U BD =U BC +U CD =U O [R 3/(R 3+R 4)-R 2/(R 1+R 2)] 1) 由式(1)可知,当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态.为保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡(称为预调平衡). (2)电桥的加减特性 电桥的四个桥臂都由应变片组成,则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时,阻值增加;电阻压缩时,阻值减小),电桥也将有电压输出.当供桥电压一定而且△R i <

实验二电桥测试实验

+5V 4一等截面悬臂梁 5一面板接线图 实验二电桥测试 〔1〕电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、 了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、 掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、 掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥,差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、 位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁, 四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成 单臂、〔双臂〕半桥与全桥 电路,最大测 量范围 为土 3mm o 图1-1电阻应变式传感器 2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是 电阻应 变效应,其关系为:△ R/ R= KA L/ L=K £ , AR*电阻丝变化值,K 为应变灵 敏系数,£为电阻丝长度的相对变化量△ L/ L 。通过施加外力引起应变片变形, 测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。 K S (1 l_l 4 3 5

对于金属应变片,Ks主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在0.3左右,对于大多数金属Ks取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。 3. 电桥的工作原理和特性 〔1〕电桥的工作原理 K2宜流电桥原理 图2是一个直流电桥.A、C端接直流电源,称供桥端,Uo称供桥电压;B、D 端接测量仪器,称输出端 U BE=UB(+U b=U[R3/(R 3+R)-R 2/(R I+R)] 1 〕由式〔1〕可知,当电桥输出电压为零时电桥处丁平衡状态.为保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡〔称为预调平衡〕. 〔2〕电桥的加减特性 电桥的四个桥臂都由应变片组成,则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化 (电阻拉伸时,阻值增加;电阻压缩时,阻值减小),电桥也将有电压输出.当供桥电压- 〜定而且△ R i<

传感器实验报告(电阻应变式传感器)

传感器技术实验报告 院(系)机械工程系专业班级 姓名同组同学 实验时间 2014 年月日,第周,星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的: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。 二、实验仪器: 应变传感器实验模块、托盘、砝码(每只约20g)、、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表(自备)。 三、实验原理: 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:ΔR/R=Kε,式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=Δl/l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组件,如图1-1所示,四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧,弹性体受到压力发生形变,应变片随弹性体形变被拉伸,或被压缩。 图1-1 通过这些应变片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,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

εk E R R R R R E U 4 R 4E 21140=∆⋅≈∆⋅+∆⋅ = (1-1) E 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%10021L ⋅∆⋅- =R R γ。 四、实验内容与步骤 1.图1-1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R 1、R 2、R 3、R 4上,可用万用表测量判别,R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω。 2.从主控台接入±15V 电源,检查无误后,合上主控台电源开关,将差动放大器的输入端U i 短接,输出端Uo 2接数显电压表(选择2V 档),调节电位器Rw 3,使电压表显示为0V ,Rw 3的位置确定后不能改动,关闭主控台电源。 图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图 3.将应变式传感器的其中一个应变电阻(如R 1)接入电桥与R 5、R 6、R 7构成一个单臂直流电桥,见图1-2,接好电桥调零电位器Rw 1,直流电源±4V (从主控台接入),电桥输出接到差动放大器的输入端U i ,检查接线无误后,合上主控台电源开关,调节Rw 1,使电压表显示为零。 4.在应变传感器托盘上放置一只砝码,调节Rw 4,改变差动放大器的增益,使数显电压表显示2mV ,读取数显表数值,保持Rw 4不变,依次增加砝码和读取相应的数显表值,直到200g 砝码加完,记录实验结果,填入表1-1,关闭电源。 表1-1 重量(g) 电压(mV)

单臂电桥性能实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除单臂电桥性能实验报告 篇一:单臂电桥性能实验报告 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的: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。 二、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,电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压uo1?eK?/4。

三、需用器件与单元:应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。 四、实验步骤: 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R1、R 2、R 3、R4。加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别, R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。 图1-1应变式传感器安装示意图 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档)。关闭主控箱电源。 3、将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模块左上方的R1)接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1-2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。

单臂半桥全桥传感器实验报告

实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、实验目的: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。 二、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:ΔR/R=Kε,式中ΔR /R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=Δl/l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,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。 图1-1 应变式传感器安装示意图 三、需用器件与单元:应变式传感器实验模板、应变式传感器-电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。 四、实验步骤: 1.根据图(1-1)应变式传感器(电子秤)已装于应变传感器模板上。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=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。2.接入模板电源±15V(从主控台引入),检查无误后,合上主控台电源开关,将实验模板调节增益电位器R W3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,输出端与主控台面板上数显表

电压输入端V i相连,调节实验模板上调零电位器R W4,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(注意:当R w3、R w4的位置一旦确定,就不能改变。一直到做完实验三为止)。 3.将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已接好),接好电桥调零电位器R W1,接上桥路电源±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R W1,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500 g)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) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 4 8 13 18 22 27 32 37 41 46 5.根据表1-1计算系统灵敏度S=ΔU/ΔW(ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量)和非线性误差δf1=Δm/y F·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:y F·S满量程输出平均值,此处为200g(或500g)。

电阻式传感器单臂电桥性能实验

实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验说明 1'电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:△R/R=Kf,AR为电阻丝变化值,K为应变灵敏系数,&为电阻丝长度的相对变化量△L/L。通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、半桥与全桥电路,最大测量范围为土3mm° +5V 1\

1—外壳2—电阻应变片3—测杆4—等截面悬臂梁5—面板接线图 图1-1电阻应变式传感器 3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示,图中R2、R3为固定,R为电阻应变片,输出电压U。=EK&,E为电桥转换系数。

R 3 差动放大器 图1-2电阻式传感器单臂电桥实验电路图 三、实验内容 1'固定好位移台架,将电阻应变式传感器置于位移台架上,调节测微器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处,旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧,然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2、将实验箱(实验台内部已连接)面板上的土15V和地端,用导线接到差动放大器上;将放大器放大倍数电位器RPi旋钮(实验台为增益旋钮)逆时针旋到终端位置。 3、用导线将差动放大器的正负输入端连接,再将其输出端接到数字电压表的输入端;按下面板上电压量程转换开关的20V档按键(实验台为将电压量程拨到20V 档);接通电源开关,旋动放大器的调零电位器RB旋钮,使电压表指示向零趋近,然后换到2V量程,旋动调零电位器RP,旋钮使电压表指示为零;此后调零电位器於旋钮不再调节,根据实验适当调节增益电位

实验指导书正文

实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、电阻与霍尔式传感器转换电路板(调零电桥)、差动放大器、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:ΔR/ R=Kε,ΔR为电阻丝变化值,K为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、半桥与全桥电路,最大测量范围为±3mm。 1 1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图 图1-1 电阻应变式传感器

3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示,图中R 1、R 2 、R 3 为固 定,R为电阻应变片,输出电压U O =EKε,E为电桥转换系数。 图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图 四、实验步骤 1、固定好位移台架,将电阻应变式传感器置于位移台架上,调节测微 器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处,将测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆磁钢吸合,然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2、将实验箱(实验台内部已连接)面板上的±15V和地端,用导线接到 差动放大器上;将放大器放大倍数电位器RP 1 旋钮(实验台为增益旋钮)顺时针旋到终端位置。 3、用导线将差动放大器的正负输入端短接,再将其输出端接到数字电压表的输入端;电压量程切换开关拨至20V档;接通电源开关,旋动放大器 的调零电位器RP 2 旋钮,使电压表指示向零趋近,然后切换到2V量程档,旋 动调零电位器RP 2旋钮使电压表指示为零;此后调零电位器RP 2 旋钮不再调 节,根据实验适当调节增益电位器RP 1 。 4、按图1-2接线,R 1、R 2 、R 3 (电阻传感器部分固定电阻)与一个的应 变片构成单臂电桥形式。

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