電阻應(yīng)變式傳感器實驗指導(dǎo)書

1、實驗一 金屬箔式應(yīng)變片-單臂電橋、半橋、全橋性能比較實驗實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片，驗證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間的關(guān)系。 所需單元及部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動放大器、雙孔懸梁稱重傳感器、砝碼、應(yīng)變片、f/v表、主、副電源。實驗原理與公式：（1）單臂電橋平衡條件： r1r4 = r2r3 輸出電壓： 靈敏度： （2）半橋平衡條件： r1r4 = r2r3輸出電壓： 靈敏度： （3）全橋平衡條件： r1r4 = r2r3輸出電壓： 靈敏度： 旋鈕初始位置：直流穩(wěn)壓電源撥到2v檔，f/v表撥到2v檔，差動放大器增益旋鈕調(diào)到最大。實驗步驟： （1）了解所需單元、部件在實驗儀上的位置，觀

2、察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下兩片梁的外表面各貼兩片應(yīng)變片。（2）差動放大器調(diào)零：用連線將差動放大器的正（）、負（）、地短接。將差動放大器的輸出端與f/v表的輸入插口vi 相連；調(diào)節(jié)差動放大器的增益旋紐到最大位置，然后調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋鈕使f/v表顯示為零，然后關(guān)閉主、副電源。（3）根據(jù)下圖，r1、r2、r3為電橋的固定電阻；r4rx為應(yīng)變片。將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置4v檔，f/v表置20v。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的w1，使f/v表顯示為零，等待數(shù)分鐘后將f/v表置2v，再調(diào)節(jié)電橋w1（慢慢調(diào)）使f/v表顯示為零。（4）在傳感器的托盤上放上一只砝碼，記下此

3、時的電壓數(shù)值，然后每增加一只砝碼記下一個數(shù)值并將這些數(shù)值填入下表。 表1重量(g)電壓(mv)（5）保持放大器增益不變，將固定電阻r3換為與rx(r4)工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片，即取兩片受力方向不同的應(yīng)變片，形成半橋，調(diào)節(jié)電橋的w1使f/v表顯示為零，重復(fù)（4）過程同樣測得讀數(shù)，填入表2。 表2重量(g)電壓(mv)（6）保持差動放大器增益不變，將r1，r2兩個固定電阻換成兩片受力應(yīng)變片，組橋時只要掌握對臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反的原則即可，否則相互抵消沒有輸出電壓。接成一個直流全橋，調(diào)節(jié)電橋的w1，同樣使f/v表顯示為零。重復(fù)（4）過程將讀出數(shù)據(jù)填入表3。表3重量(g)

4、電壓(mv)（7）根據(jù)所得結(jié)果計算系統(tǒng)的靈敏度s , 在同一坐標紙上描出vw曲線，為電壓變化量，為相應(yīng)的重量變化量，并比較三種接法的靈敏度。 注意事項： （1）實驗儀器中電橋上端虛線所示的四個電阻實際上并不存在，僅作為一個標記，讓學(xué)生組橋容易。（2）做此實驗時應(yīng)將低頻振蕩器、音頻振蕩器的幅度調(diào)至最小，以減小其對直流電橋的影響。 （3）實驗過程中，直流穩(wěn)壓電源輸出不允許大于4v，以防應(yīng)變片過熱損壞。 （4）不能用手觸及應(yīng)變片及過度彎曲平行梁，以免應(yīng)變片損壞。 （5）當加入砝碼后電壓表讀數(shù)無變化時，一般是少接了兩根線，即w1與4v的連線，w1與4v的連線。 （6）當f/v表讀數(shù)比標準值減少一半左右時，一般是直流穩(wěn)壓電源撥到2v檔位，應(yīng)撥到4v檔位。（7）在更換應(yīng)變片時應(yīng)將電源關(guān)閉。（8）在實驗過程中如發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載，應(yīng)將電壓量程擴大。 （9）實驗過程中只能將放大器接成差動形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。（10）接成全橋時請注意區(qū)別各應(yīng)變片的工作狀態(tài)方向。（11）實驗中用到所需單元時，則該單元上的有關(guān)電源開關(guān)應(yīng)閉合，完成實驗后應(yīng)關(guān)閉所有開關(guān)及輸出。思考題： （1）本實驗電路對直流穩(wěn)壓電源有何要求？為什么？（2）本實驗電路對差動放大器有何要求