北航傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、信號(hào)與測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二 傳感器實(shí)驗(yàn) 院 系： 自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 一活塞壓力計(jì)靜態(tài)校準(zhǔn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握壓力傳感器的原理；2. 掌握壓力測(cè)量系統(tǒng)的組成；3. 掌握壓力傳感器靜態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理的一般方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由活塞式壓力計(jì)，硅壓阻式壓力傳感器，信號(hào)調(diào)理電路，4 位半數(shù)字電壓表，直流穩(wěn)壓電源盒采樣電阻組成。圖一為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方框圖，圖二為實(shí)驗(yàn)電路接線圖。圖一 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方框圖圖二 實(shí)驗(yàn)電路接線圖實(shí)驗(yàn)設(shè)備型號(hào)及精度三、實(shí)驗(yàn)原理 在實(shí)驗(yàn)中，活塞式壓力計(jì)作為基準(zhǔn)器，為壓力傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)壓力00.6MPa。信號(hào)調(diào)理器為壓力傳感器提供恒

2、流電源，并將壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。信號(hào)調(diào)理器輸出為二線制，420mA 信號(hào)在250 歐采樣電阻上轉(zhuǎn)換為15V 電壓信號(hào)，由4 位半數(shù)字電壓表讀出。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 用調(diào)整螺釘和水平儀將活塞壓力計(jì)調(diào)至水平。2. 核對(duì)砝碼重量及個(gè)數(shù)，注意輕拿輕放。3. 將活塞壓力計(jì)的油杯針閥打開(kāi)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪向手搖泵內(nèi)抽油，抽滿后，將油杯針閥關(guān)閉（嚴(yán)謹(jǐn)未打開(kāi)油杯針閥時(shí)，用手輪抽油，以防破壞傳感器）。4. 加載砝碼至滿量程，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使測(cè)量桿標(biāo)記對(duì)齊，再卸壓。反復(fù)12 次，以消除壓力傳感器內(nèi)部的遲滯。5. 卸壓后，重復(fù)步驟3，并在油杯關(guān)閉前記錄傳感器的零點(diǎn)輸出電壓，記為正行程零點(diǎn)。6. 按0

3、.05MPa 的間隔，逐級(jí)給傳感器加載至滿量程，每加載一次，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使測(cè)量桿上的標(biāo)記對(duì)齊，在電壓表上讀出每次加載的電壓值。7. 加載至滿量程后，用手指輕輕按一下砝碼中心點(diǎn)，施加一小擾動(dòng)，稍后記錄該電壓值，記為反行程的滿量程值。此后逐級(jí)卸載，每卸載一次需要用手輪保證測(cè)量桿上的標(biāo)記對(duì)齊，然后從電壓表上讀出相應(yīng)的電壓值。8. 卸載完畢，將油杯針閥打開(kāi)，記錄反行程零點(diǎn)，一次循環(huán)測(cè)量結(jié)束。9. 稍停12 分鐘，開(kāi)始第二次循環(huán)，從步驟（5）開(kāi)始操作，共進(jìn)行3 次循環(huán)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.各部分用方框圖標(biāo)注如實(shí)驗(yàn)設(shè)備中圖一所示。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表壓力/MP輸出電壓/V第一循環(huán)第二循環(huán)第三循環(huán)正行程01.213

4、1.2151.02080.051.3451.3451.3450.11.6811.6801.6810.152.0162.0162.0160.22.3552.3512.3540.252.6862.6862.6860.33.0223.0213.0210.353.3563.3573.3570.43.6913.6923.6910.454.0264.0264.0260.54.3604.3604.360反行程0.54.3604.3604.3600.454.0254.0254.0250.43.6903.6903.6910.353.3553.3553.3550.33.0213.0213.0210.252.684

5、2.6852.6840.22.3502.3502.3500.152.0152.0152.0150.11.6801.6801.6800.051.3451.3451.34501.2131.2151.2143.數(shù)據(jù)處理(1)校準(zhǔn)曲線（傳感器實(shí)際特性的數(shù)學(xué)期望）的確定壓力/MP正行程輸出反行程輸出平均輸出 (V)01.0201671.0206671.0204170.051.57451.5739331.5742170.11.8822331.87961.8809170.152.1910332.1862.1885170.22.4956672.4933332.49450.252.8063332.8033332

6、.8048330.33.1173.1093.1130.353.4273.4153333.4211670.43.7373.7283333.7326670.454.0476674.0386674.0431670.54.3566674.3514.353833最小二乘法擬合曲線，；可得a=1.1851，b=6.3967，即y=1.1851+6.3967x,r2=0.9965,線性度高。由上述擬合可知，壓力與電壓之間存在著很好的線性度。但是測(cè)量點(diǎn)第一個(gè)點(diǎn)誤差相對(duì)比較大。(2)非線性度：壓力/MP平均輸出 (V)最小二乘直線輸出非線性偏差01.0204161.1851-0.16468340.051.574

7、2171.5049350.069281670.11.8809171.824770.056146670.152.1885172.1446050.043911670.22.49452.464440.030060.252.8048332.7842750.020558330.33.1133.104110.008890.353.4211673.423945-0.00277830.43.7326673.74378-0.01111330.454.0431674.063615-0.02044830.54.3538334.38345-0.0296167其中，, i=1,2.n 由表可知，=0.06928167；

8、6.39670.5=3.19835所以，由上述計(jì)算可知，非線性誤差較小，輸出電壓與壓力值線性度較好。(3)遲滯誤差壓力/MP正行程輸出反行程輸出正反行程偏差01.0201671.020667-0.00050.051.57451.5739330.0005670.11.8822331.87960.0026330.152.1910332.1860.0050330.22.4956672.4933330.0023330.252.8063332.8033330.0030.33.1173.1090.0080.353.4273.4153330.0116670.43.7373.7283330.0086670.4

9、54.0476674.0386670.0090.54.3566674.3510.005667 可知,由表可知，0.011667/(23.19835)100%=0.18239%可知遲滯誤差很小。(4) 非線性遲滯壓力/MP正行程輸出反行程輸出最小二乘直線輸出非線性遲滯誤差01.0201671.0206671.18510.164930.164430.164930.051.57451.5739331.5049350.0695650.0689980.0695650.11.8822331.87961.824770.0574630.054830.0574630.152.1910332.1862.14460

10、50.0464280.0413950.0464280.22.4956672.4933332.464440.0312270.0288930.0312270.252.8063332.8033332.7842750.0220580.0190580.0220580.33.1173.1093.104110.012890.004890.012890.353.4273.4153333.4239450.0030550.008610.008610.43.7373.7283333.743780.006780.015450.015450.454.0476674.0386674.0636150.015950.0249

11、50.024950.54.3566674.3514.383450.026780.032450.03245 可知,由表可知，0.069565/3.19835100%=2.175%由上述計(jì)算可知，非線性遲滯誤差略大。分析原因，有可能是第一個(gè)點(diǎn)測(cè)量的時(shí)候存在著較大的誤差。(5)重復(fù)性l 極差法壓力/MP00.00180.0009420.00015.2356E-050.050.00160.0008380.00060.0003141360.100.00030.0001570.0070.0036649210.150.00015.24E-050.0110.0057591620.200.0070.003665

12、0.0140.0073298430.250.0050.0026180.0060.0031413610.30000.0140.0073298430.35000.0070.0036649210.40000.0140.0073298430.450.0010.0005240.0110.0057591620.50.0060.0031410.0040.002094241 標(biāo)準(zhǔn)偏差為:; =1*0.0003012*11=3.698910-3重復(fù)性為：R= 100=33.698910-33.19835100%=0.34695%l 貝塞爾公式壓力/MP正行程標(biāo)準(zhǔn)偏差反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差01.02333E-063.33

13、333E-090.057.6E-079.33333E-080.102.33333E-081.588E-050.153.33333E-092.7E-050.201.63333E-056.53333E-050.258.33333E-061.03333E-050.302.95823E-315.2E-050.3501.43333E-050.4005.73333E-050.453.33333E-072.03333E-050.51.03333E-050.000192標(biāo)準(zhǔn)偏差為:; =12114.93E-08 =4.733810-5重復(fù)性為：R= 100=34.733810-53.19835100% =0.

14、00444%(6)總精度：l 直接代數(shù)和（重復(fù)性由極差法得到）+0.18239%+0.34695%=2.40534%l 方和根（重復(fù)性由極差法得到）=1.8760%2+0.18239%2+(0.34695%)2=1.92757%l 綜合考慮非線性遲滯和重復(fù)性（重復(fù)性由極差法得到）=2.175%+0.34695%=2.52195%l 綜合考慮遲滯和重復(fù)性（重復(fù)性由極差法得到）=0.18239%+0.34695=0.52934%六、實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合實(shí)驗(yàn)要求，活塞壓力計(jì)精度較高，但遲滯誤差略大，第一組數(shù)據(jù)誤差略大。通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，我了解了壓力傳感器的原理和壓力測(cè)量系統(tǒng)的組成，掌握了測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)

15、校準(zhǔn)的參數(shù)計(jì)算方法。二電容式傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娙菔絺鞲衅髟砑拔灰茰y(cè)量的原理；二、實(shí)驗(yàn)儀器電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K示波器：DS5062CE微機(jī)電源：WD990型，12V萬(wàn)用表：VC9804A型電源連接電纜螺旋測(cè)微儀三、實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)式同軸變面積電容的兩組電容片Cx1與Cx2作為雙T電橋的兩臂，當(dāng)電容量發(fā)生變化時(shí)，橋路輸出電壓發(fā)生變化.四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）用電源電纜連接電源和電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K（插孔在后側(cè)板），其中電纜的橙藍(lán)線為+12V，白藍(lán)線為-12V，隔離皮（金色）為地，切記勿接錯(cuò)！ （2） 觀察電容傳感器結(jié)構(gòu)：傳感器由一個(gè)動(dòng)極與兩個(gè)定級(jí)組成，按圖1接好實(shí)驗(yàn)線路，增益適當(dāng)。（

16、3）打開(kāi)微機(jī)電源，用測(cè)微儀帶動(dòng)傳感器動(dòng)極位移至兩組定極中間，調(diào)整調(diào)零電位器，此時(shí)模塊電路輸出為零。（4）前后位移動(dòng)極，每次0.5mm，直至動(dòng)靜極完全重合為止，記錄數(shù)據(jù)，作出電壓-位移曲線。注意事項(xiàng):電容動(dòng)極須位于環(huán)型定極中間,安裝時(shí)須仔細(xì)作調(diào)整,實(shí)驗(yàn)時(shí)電容不能發(fā)生擦片,否則信號(hào)會(huì)發(fā)生突變。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理原始數(shù)據(jù)：x/mm0.511.522.533.544.55Vo/mV-50.66-48.26-45.93-43.58-41.06-38.61-36.19-33.79-31.56-29.24x/mm5.566.577.588.599.510Vo/mV-27.01-25.12-22.85-20.

17、81-18.73-16.72-14.63-12.70-10.76-8.89x/mm10.51111.51212.51313.51414.515Vo/mV-7.06-5.23-3.53-1.6801.943.785.607.359.10x/mm15.51616.51717.51818.51919.520Vo/mV10.7812.5114.2416.0217.7819.5321.2922.9824.6926.39x/mm20.52121.52222.52323.52424.525Vo/mV27.7529.4831.1432.7534.7335.7836.9938.2939.0339.46 實(shí)驗(yàn)所得

18、散點(diǎn)曲線與一元線性回歸所得曲線相似，擬合曲線線性度高，原數(shù)據(jù)電壓值基本與距離呈線性關(guān)系，且在0v，即x=12.5mm出兩端對(duì)稱。六、實(shí)驗(yàn)分析通過(guò)本次電容傳感器實(shí)驗(yàn)，我學(xué)習(xí)了電容式傳感器測(cè)量位移的工作原理。電容傳感器通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)而改變物體間的電容量的大小關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)，物體間電容量與構(gòu)成電容元件的兩個(gè)極板的形狀、大小、相互位置以及基板間的介電常數(shù)有關(guān)，通常可寫為 C=f(,S,) 。在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于同軸式電容 ,當(dāng)覆蓋長(zhǎng)度x變化時(shí)，電容量變化，其靈敏度 ，即電容變化與位移變化成線性關(guān)系，而電容變化經(jīng)雙T電橋可轉(zhuǎn)換為電壓輸出，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的測(cè)量。 三、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫?/p>

19、解各種溫度傳感器（熱電偶、鉑熱電阻、PN 結(jié)溫敏二極管、半導(dǎo)體熱敏電阻、集成溫度傳感器）的測(cè)溫原理；掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償原理；掌握熱電偶的標(biāo)定過(guò)程；了解各種溫度傳感器的性能特點(diǎn)并比較上述幾種傳感器的性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器：溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K熱電偶（K型、E型）CSY2001B 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱主機(jī)）溫控電加熱爐連接電纜萬(wàn)用表：VC9804A，附表筆及測(cè)溫探頭萬(wàn)用表：VC9806，附表筆三、實(shí)驗(yàn)原理：（1）熱電偶測(cè)溫原理由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時(shí)則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢(shì)產(chǎn)生，此電勢(shì)即為熱電勢(shì)。（2）熱電偶標(biāo)定以K分度熱電

20、偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來(lái)校準(zhǔn)E分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢(shì)的誤差為 式中：被校熱電偶(E型)在標(biāo)定點(diǎn)溫度下測(cè)得的熱電勢(shì)平均值標(biāo)準(zhǔn)熱電偶(K型)在標(biāo)定點(diǎn)溫度下測(cè)得的熱電勢(shì)平均值標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表上標(biāo)定溫度的熱電勢(shì)值被校熱電偶標(biāo)定溫度下分度表上的熱電勢(shì)值 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的微分熱電勢(shì)（3）熱電偶冷端補(bǔ)償熱電偶冷端溫度不為0時(shí)，需對(duì)所測(cè)熱電勢(shì)值進(jìn)行修正，修正公式為：E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)即： 實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修正電勢(shì)（4）鉑熱電阻鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0T650時(shí)， RT=R0（1+AT+BT2）式中：RT鉑熱電阻T時(shí)的電阻值RO鉑熱

21、電阻在0時(shí)的電阻值A(chǔ)系數(shù)（=3.9684710-31/）B系數(shù)（-5.84710-71/2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時(shí)電橋失衡便可測(cè)得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。（5）PN結(jié)溫敏二極管半導(dǎo)體PN結(jié)具有良好的溫度線性，根據(jù)PN結(jié)特性表達(dá)公式可知，當(dāng)可知,當(dāng)一個(gè)PN結(jié)制成后，其反向飽和電流基本上只與溫度有關(guān)，溫度每升高一度，PN結(jié)正向壓降就下降2mv，利用PN結(jié)的這一特性可以測(cè)得溫度的變化。（6）熱敏電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇下降這一特性制成的熱敏元件。它呈負(fù)溫度特性，靈敏度高，可以測(cè)量小于0.01的溫差變化。（7）集成溫度傳感器用集成工藝制成的雙端電流型溫度傳感

22、器，在一定的溫度范圍內(nèi)按1A/K 的恒定比值.輸出與溫度成正比的電流，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量即可得知溫度值（K 氏溫度），經(jīng)K 氏-攝氏轉(zhuǎn)換電路直接顯示溫度值。四、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開(kāi)熱電偶保護(hù)外套），了解溫控電加熱器工作原理（見(jiàn)附1）。（2） 溫控電加熱爐電源插頭插入主機(jī)“220V 加熱電源出”插座；熱電偶插入電加熱爐內(nèi)，K 分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測(cè)試”端，E 分度熱電偶接“溫控”端，（注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶）；（3）連接主機(jī)的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源” 至溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源插座（在后側(cè)板）。（4）VC9806型萬(wàn)用表置200mv 檔，當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開(kāi)關(guān)

23、倒 向“溫控”時(shí)，測(cè)E 分度熱電偶的熱電勢(shì)；當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開(kāi)關(guān)倒向“測(cè)試”時(shí)，測(cè)K 分度熱電偶的熱電勢(shì)。記錄電爐溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系。（5）打開(kāi)主機(jī)“電源開(kāi)關(guān)”，“測(cè)試設(shè)定”開(kāi)關(guān)倒向“設(shè)定”，調(diào)節(jié)“設(shè)定調(diào)節(jié)”旋鈕，將溫度設(shè)定在40?！凹訜釥t”置“開(kāi)”，“加熱”指示燈亮，溫控電加熱爐加熱；加熱爐到達(dá)設(shè)定溫度后，“加熱”指示燈滅，“關(guān)閉”指示燈亮，溫控爐在設(shè)定溫度保溫。（6）將“測(cè)試設(shè)定”開(kāi)關(guān)倒向“測(cè)量”，用VC9806型萬(wàn)用表分別測(cè)量K 型和E 型熱電偶的熱電勢(shì)。（7）用VC9804型萬(wàn)用表測(cè)量冷端溫度。（將溫度探頭連接在萬(wàn)用表的“TEMP”插座，萬(wàn)用表置于“”檔）（8）按照步驟（5），分

24、別將溫度設(shè)定在40、50、60、70、80、90、100，重復(fù)（6）（7）步，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。（9）按照步驟（5），分別將溫度設(shè)定在100、90、80、70、60、50、40，重復(fù)（6）（7）步，記錄測(cè)量數(shù)據(jù).（10）重復(fù)（5）（9）步2次。 (11) 其他熱敏電阻步驟同上。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理:原始數(shù)據(jù)：給定溫度/405060708090100冷端溫度/20202020202020K型溫度熱電勢(shì)/mv0.71.11.52.02.42.83.1冷端補(bǔ)償電勢(shì)/mv0.7980.7980.7980.7980.7980.7980.798實(shí)際電動(dòng)勢(shì)/mv1.4981.8982.2982.7983.1983

25、.5983.898測(cè)量溫度/39485969788899E型溫度熱電勢(shì)/mv1.21.82.43.03.64.05.0冷端補(bǔ)償電勢(shì)/mv1.1921.1921.1921.1921.1921.1921.192實(shí)際電動(dòng)勢(shì)/mv2.3922.9923.5924.1924.7925.1926.192測(cè)量溫度/39485969788899鉑熱電阻輸出電壓/mv0.0750.0810.0930.1080.1310.1530.178PN結(jié)溫敏二極管輸出電壓/v0.1600.1850.2060.2420.2560.3450.407半導(dǎo)體熱敏電阻輸出電壓/v1.2521.2371.1141.0290.8890.

26、7590.622集成溫度傳感器輸出電壓/mv0.2740.2970.3120.3250.3580.4000.435數(shù)據(jù)處理及分析：1、熱電偶測(cè)溫：E型熱電偶的標(biāo)定：39485969788899e校測(cè)2.1342.7343.3344.0344.6345.3345.934e標(biāo)測(cè)1.4981.8982.2982.7983.1983.5983.898e校分2.3572.9213.6194.2644.8325.5136.250e標(biāo)分1.5701.9402.3942.8093.1833.5984.054e-0.151-0.145-0.189-0.219-0.213-0.179-0.16熱電偶測(cè)溫電壓溫度曲

27、線：從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后E型熱電偶相比標(biāo)定前測(cè)量更準(zhǔn)確，但由于儀器本身原因測(cè)量溫度與實(shí)際溫度相差較大，導(dǎo)致E型熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)確，與K型熱電偶相比差距較大。結(jié)合參考資料，我們可以知道熱電偶測(cè)溫方法測(cè)溫范圍較寬，一般為-50至1600，熱電偶構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，而且具有較高的準(zhǔn)確度。從圖像中看出經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償后，熱電偶兩段電勢(shì)與測(cè)量溫度基本呈線性關(guān)系，而且熱電勢(shì)隨溫度變化情況較明顯，靈敏度高。2、鉑熱電阻：3、PN結(jié)溫敏二極管由于PN結(jié)的正向電壓與溫度間存在良好的線性關(guān)系，廣泛用于1至400K范圍的溫度測(cè)量。其靈敏度約為-2mV/。4、半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻由于其非線性，測(cè)溫范圍較小，常

28、用于小范圍較高精度的測(cè)量。但其靈敏度較高，電阻溫度系數(shù)一般為-4.75%/。5、集成溫度傳感器集成溫度傳感器典型工作溫度范圍是-50至+150。與分立元件溫度傳感器相比，其最大優(yōu)點(diǎn)為小型化、使用方便和成本低廉。四、金屬箔式應(yīng)變計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式（2）掌握使用電橋電路對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行信號(hào)調(diào)理的原理和方法（3）掌握使用應(yīng)變片設(shè)計(jì)電子秤的原理（4）掌握應(yīng)變片的溫補(bǔ)原理和方法二、實(shí)驗(yàn)原理（1）應(yīng)變片測(cè)量原理應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，測(cè)件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路，

29、即可將電阻變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。（2）應(yīng)變電橋原理電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4 ，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R1= R2= R3= R4=R，則有。 （3）稱重原理本實(shí)驗(yàn)選用的是標(biāo)準(zhǔn)商用雙孔懸臂梁式稱重傳感器，靈敏度高，性能穩(wěn)定，四個(gè)特性相同的應(yīng)變片貼在如圖1所示位置，彈性體的結(jié)構(gòu)決定了R1和R3、R2 和R4的受力方向分別相同，因此將它們串接就形成差動(dòng)電橋。

30、（彈性體中間上下兩片為溫度補(bǔ)償片）當(dāng)彈性體受力時(shí)，根據(jù)電橋的加減特性其輸出電壓為： D（4）溫補(bǔ)原理當(dāng)應(yīng)變片所處環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于其敏感柵本身的溫度系數(shù)，自身的標(biāo)稱電阻值發(fā)生變化，而貼應(yīng)變片的測(cè)試件與應(yīng)變片敏感柵的熱膨脹系數(shù)不同，也會(huì)引起附加形變，產(chǎn)生附加電阻。為避免溫度變化時(shí)引入的測(cè)量誤差，在實(shí)用的測(cè)試電路中要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本實(shí)驗(yàn)中采用的是電橋補(bǔ)償法。三、實(shí)驗(yàn)儀器主機(jī)提供可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（4V、12V），應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，雙孔懸臂梁稱重傳感器，稱重砝碼（20克/個(gè)），數(shù)字萬(wàn)用表(可測(cè)溫)。 四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）觀察稱重傳感器彈性體結(jié)構(gòu)及傳感器粘貼位置，將三芯電纜供電線一端與應(yīng)變式傳感

31、器實(shí)驗(yàn)?zāi)K相連，另一端與主機(jī)實(shí)驗(yàn)電源相連。（2）將差動(dòng)放大器增益置于最大位置（順時(shí)針?lè)较蛐降祝?，差?dòng)放大器的“+”“-”輸入端接地。輸出端接電壓表200mV檔。開(kāi)啟主機(jī)電源，用調(diào)零電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線，調(diào)零后模塊上的“增益、調(diào)零”電位器均不應(yīng)再變動(dòng)。（3）按圖3將所需實(shí)驗(yàn)部件連接成測(cè)試橋路（全橋接法），圖中R1、R2、R3和R均為應(yīng)變計(jì)（可任選雙孔懸臂梁上的一個(gè)應(yīng)變片），圖中每?jī)蓚€(gè)節(jié)之間可理解為一根實(shí)驗(yàn)連接線，注意連接方式，勿使直流激勵(lì)電源短路。（4V采用主機(jī)電源上的+V0和-V0）。（4）開(kāi)啟微機(jī)電源，調(diào)節(jié)電橋WD調(diào)零電位器使無(wú)負(fù)載時(shí)的稱重傳感器輸出為零。（5）

32、逐一將砝碼放上傳感器稱重平臺(tái)（共9個(gè)砝碼），調(diào)節(jié)增益電位器，使VOUT端輸出電壓與所稱重量成一比例關(guān)系，記錄W（克）與V（mV）的對(duì)應(yīng)值，并將數(shù)據(jù)填入表1和表2中（按靜態(tài)標(biāo)定步驟進(jìn)行正反三次循環(huán)）。 （6）做出V-W曲線。（7）用可測(cè)溫度的萬(wàn)用表測(cè)出環(huán)境溫度大小，并記錄。（8）開(kāi)啟“應(yīng)變加熱”電源，觀察電橋輸出電壓隨溫度升高而發(fā)生的變化，待加熱溫度達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值后（加熱器加熱溫度約高于環(huán)境溫度30），記錄VOUT端輸出電壓值，用可測(cè)溫度的萬(wàn)用表測(cè)出孔懸臂梁上的溫度，并求出大致的溫飄V/T，然后關(guān)閉加熱電源，待其冷卻。（9）將圖3中電阻R2換成一片與應(yīng)變片在同一應(yīng)變梁上的補(bǔ)償應(yīng)變片，重新調(diào)整

33、系統(tǒng)輸出為零。（10）開(kāi)啟“應(yīng)變加熱”電源，觀察經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)碾姌蜉敵鲭妷旱淖兓闆r，并求出溫漂，然后與未進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的電路進(jìn)行比較，用文字說(shuō)明比較的結(jié)果。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理原始數(shù)據(jù)：W(克)020406080100120140160180V1增（mV）-3.2-17.6-32.1-46.6-61.1-76.2-90.8-105.6-120.4-135.1V1 減（mV）-3.1-17.9-32.6-47.4-62.2-77.6-91.7-106.1-120.7-135.1V1平均（mv）-0.31-17.75-32.35-47-61.65-76.9-91.25-105.85-120.55-135.

34、1數(shù)據(jù)處理及分析：由數(shù)據(jù)得：關(guān)于溫度補(bǔ)償：未加補(bǔ)償：加熱前溫度穩(wěn)定后溫度（）3590電壓（mV）-322.4溫漂為35.1mv加補(bǔ)償應(yīng)變片：加熱前溫度穩(wěn)定后溫度（）3384電壓（mV）1.93.4溫漂為2.5mv通過(guò)上述數(shù)據(jù)可知,通過(guò)溫度補(bǔ)償后的溫漂有明顯下降.這是由于橋臂2的溫度補(bǔ)償片與應(yīng)變片1處于相同的溫度下,當(dāng)溫度變化時(shí),兩者產(chǎn)生相等的溫漂電壓變化,這兩個(gè)變化的電壓值通過(guò)電橋連接而抵消,故輸出電壓溫漂減小。五、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆姕u流傳感器的原理；了解不同被測(cè)材料對(duì)電渦流傳感器的影響；二、實(shí)驗(yàn)儀器電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K示波器：DS5062CE微機(jī)電源：WD990型，萬(wàn)用表：VC9804A