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1、商丘科技职业学院实验课程实验指导书机电工程系编制《检测与传感技术》实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验冃的：了解金属箔式应变片的应变效应。熟悉电阻应变式传感器的原理、结构。掌握单种电桥工作原理和性能。二、实验仪器：THSRZ-1传感器系统集合实验装置的应变传感器实验模块、托盘、祛码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表。三、实验原理：电肌丝在外力作用下发牛•机械形变时，其电阻值发牛变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：AR/R=Kw,式屮AR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏度系数，e=A
2、l/l为电阻丝长度的变化。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1T所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发牛•形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。通过这些应变片转换被测部分受力状态变化、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>R?为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压:U产E.人警(1-1)°41+1.AR2RE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:1ADL—・•-100%2R四、实验步骤:1
3、.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,.R2.R3>R4上，可用万用表测量判断，R产R2=R3=R4=350Q。2.从主控台接入±15V电源，检查无谋后，合上主控台电源开关，将差动放人器的输入端U「・短接，输出端U°2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Ryg,使电压表显示为OV。Ry©的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。1.将应变片传感器的其中的一个应变电阻（如R
4、）接入电桥与R5、R6>R7构成一个单臂直流电桥，见图1-2,接好电桥调零电位器RW1,直流电源±4V（从主控台接入），电桥输
5、出接到差动放大器的输入端U,。检查接线无课后，合上主控台电源开关，调节Rwi使电压表显示为零。2.在应变传感器托盘上放置一只祛码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示为2mV,读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加磁码和读取相应的数显表值，直到200g祛码加完，记下实验结果，填入下表1-1,关闭电源。重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）表1-1五、实验报告：根据表1-1的实验资料，计算系统的灵敏度S=AU/AW（AU输出电压变化量，AW重量变化量）和非线性误差^=A/N/
6、yF..sxlOO%,式中△加为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；y^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。丙宜蛹丝图1T接主控馅按釵显表电源输出Vi地图1-2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能性能，了解其特点。二、实验仪器：THSRZ-1传感器系统集合实验装置的应变传感器实验模块、托盘、祛码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表。三、实验原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。
7、电桥输出灵敏度提高，非线性得至U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：U°=EK£/2=
8、晋3）E为电桥电源电压，式2-1表明半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。应变传感器实验模块+15VGND-15V接主控箱接数显表电源输出Vi地图2-1四、实验内容及步骤：1.应变传感器①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验一•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，接入电桥调零电位器RW1,玄流电源±4V（从主控台接入），电桥
9、输出接到差动放人器的输入端Uj。检杳接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rwi使电压表显示为零。3.在应变传感器托盘上放置一只祛码，调节RW3,改变差动放人器的增益，使数显电压表显示为10mV,读取数显表数值，保持RV3不变，依次增加祛码和读取相应的数显表值，直到200g祛码加完，记下实验结果，填入下表1-2,关闭电源。車量(g)20406080100120140160180200电压(mV)表2-1五、实验报告：根据表2-1的实验资料，计算系统的灵頌度L=AU/AW,非线性误差5位。六、思考题：引起半桥测量时非线性误差的
10、原因是什么？实验三金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。二、实验仪器：THSRZ-1传感器系统集合实验装置的应变传感器实验模块、托盘、祛码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表。三、实验原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的
