实验报告
2011~2012学年第1学期
专 业 | 测控技术及仪器 |
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指导教师 | 2mc王慧锋 |
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电子与信息实验教学中心
2011年9月
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
本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元。
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的变化。
电桥电路是最常用的非电量测量电路中的一种,当电桥平衡时,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情况。单臂电桥输出电压 Uo1= 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-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
图1-1 应变式传感器安装示意图
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
混炼机放的正负输入端与地短接,输出端与主控台面板上数显表输入端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(注意:当Rw3、Rw4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RW1,接上桥路电源±4V(从主控台引入)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500 g)砝码加完。记下实验结果填入表1-1,关闭电源。
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/yF..S ×100%式中废盐焚烧炉选型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)。
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
一、实验目的:比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
二、基本原理: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UO2=EKε/2。
三、 需用器件与单元:同实验一。
四、 实验步骤:
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。
2、 根据图1-3接线。R1、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1-2,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。