传感器各个实验(2)

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原理及优点。 二、基本原理

全桥测量电路中，将受力性质相同的两个应变片接入电桥对边，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＝KE?。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明显改善。 三、需用器件和单元

传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。 四、实验内容与步骤

1．根据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。

表3-1全桥输出电压与加负载重量值 重量（g） 电压（mV）

图3-1 应变式传感器全桥实验接线图

五、实验注意事项

1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。 六、思考题

1．全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）值R相同时，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。

2．某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。

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图3-2 应变式传感器受拉时传感器周面展开图

七、实验报告要求：

1．根据所记录的数据绘制出全桥时传感器的特性曲线。

2．比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，并从理论上加以分析比较，得出相应的结论。

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实验四 直流全桥的应用——电子秤实验

一、实验目的

了解应变直流全桥的应用及电路的标定。 二、基本原理

电子秤实验原理与实验三相同，利用全桥测量原理，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）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。 三、需用器件和单元

传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。 四、实验内容与步骤

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，合上主控箱电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，使数显表显示0.000V（2V档）。

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或-0.200V。

3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw1（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电桥输出电压与加负载重量值 重量（g） 电压(mv) 五、实验注意事项

1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。 六、实验报告要求

1．记录实验数据，绘制传感器的特性曲线。

2．分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。

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6． 根据上表，计算误差与非线性误差。

实验五 交流全桥的应用——振动的测量

一、实验目的

了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。 二、基本原理

对于交流应变信号用交流电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相检波和滤波后才能得到变化的应变信号，此信号可以从示波器或用交流电压表读得。 三、需用器件与单元：

传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，信号发生器，传感器调理电路挂件，相敏检波，移相器，低通滤波单元，振动源。 四、实验步骤

1．按照实验一中的步骤（二）进行差动放大器调零。

2．用应变输出专用连接线将传感器实验箱（二）上的应变输出插座和应变传感器实验单元上的插座连接起来。

3．将面板上的电源接入传感器调理电路的电源端。

4．按图5-1将各单元连接好线，检查无误后，合上电源开关。

5．将信号源的频率调节到1KHz左右，幅度调节到10VP-P（频率可用频率计检测，幅度用虚拟示波器检测）。

6．调节RW1、RW2，使低通滤波器的输出波形为一条水平线。

7．用手按住振动平台（让传感器产生一个大位移）仔细调节移相器和相敏检波器的电位器，使示波器显示的波形为一个接近全波整流的波形。

音频振荡器1KHz音频振荡器地R2R3R5R6R1R4移相器接应变传感器单元的Vo1Vi2相敏检波器低通滤波器R7R8Rw1?1 ?2Vi1CRw2 图5—1电阻应变式传感器振动测量接线图

8．松手，整流波形消失变为一条接近零点线。（否则调节RW1、RW2），将低频振荡器输出接入振动源的低频输入端，调节低频振荡器幅度和频率（约为10HZ），使振动平台振动较为明显。

9．用虚拟示波器观察低通滤波器VO的波形.

10．固定低频振荡器的幅度不变，调节其频率，用示波器读出频率改变时低通滤波器输出Vo的电压峰—峰值，填入下表5-1

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重量（g） 电压(mv) 五、实验注意事项

从实验数据得振动梁的自振频率为（）HZ

1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。 六、思考题

1、在交流电桥测量中，对音频振荡器和被测梁振动频率之间有什么要求？ 2、请归纳直流电桥和交流电桥的特点。

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