檢測(cè)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 實(shí)驗(yàn)一 傳感器實(shí)驗(yàn) 班號(hào)：機(jī)械91班 學(xué)號(hào)： 姓名：戴振亞 同組同學(xué)：裴文斐、林奕峰、馮榮宇 1、電阻應(yīng)變片傳感器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。 (2) 了解半橋的工作原理，比較半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn) (3) 了解全橋測(cè)量電路的原理及優(yōu)點(diǎn)。 (4) 了解應(yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)A、單臂電橋輸出電壓與所加負(fù)載重量值重量（g）20406080100120140160180200電壓（mV）4.28.412.516.720.825.029.233.537.641.8 B、半橋測(cè)量輸出電壓與加負(fù)載

2、重量值重量（g）20406080100120140160180200電壓（mV）7.615.823.932.040.148.356.464.472.580.7 C、全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）20406080100120140160180200電壓（mV）15.931.346.762.578.394.1109.7125.6141.6157.5 D、電橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）20406080100120140160180200電壓（mV）-20-39-59-79-98-118-138-158-178-198 三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、性能曲線A、單臂電橋性能實(shí)驗(yàn) 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄可以

3、計(jì)算出的系統(tǒng)的靈敏度S=U/W=0.21(mV/g)，所以運(yùn)用直線擬合可以得到特性曲線如下圖所示。 B、半橋性能實(shí)驗(yàn) 由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)我們可以得到半橋系統(tǒng)的靈敏度為S=U/W=0.41(mV/g)，所以我們可以運(yùn)用直線擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到性能曲線如下圖所示。 C、全橋性能實(shí)驗(yàn) 由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)我們可以得到全橋系統(tǒng)的靈敏度為S=U/W=0.78(mV/g)，所以我們可以運(yùn)用直線擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到性能曲線如下圖所示。 D、電子稱實(shí)驗(yàn) 由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)我們可以得到全橋系統(tǒng)的靈敏度為S=U/W=-1(mV/g)，所以我們可以運(yùn)用直線擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到性能曲線如下圖所示。 2、分析 a、從理論上分析產(chǎn)生非線性誤

4、差的原因 由實(shí)驗(yàn)原理我們可以知道，運(yùn)用應(yīng)變片來(lái)測(cè)量，主要是通過(guò)外界條件的變化來(lái)引起應(yīng)變片上的應(yīng)變，從而可以引起電阻的變化，而電阻的變化則可以通過(guò)電壓來(lái)測(cè)得。而實(shí)際中，電阻的變化與應(yīng)變片的應(yīng)變的變化不是成正比的，而是存在著“壓阻效應(yīng)”，從而在實(shí)驗(yàn)的測(cè)量中必然會(huì)引起非線性誤差。 b、分析為什么半橋的輸出靈敏度比單臂時(shí)高了一倍，而且非線性誤差也得到改善。 首先我們由原理分析可以知道，單臂電橋的靈敏度為 e0=(R/4R0)*ex，而半橋的靈敏度為e0=(R/2R0)*ex，所以可以知道半橋的靈敏度是單臂時(shí)的兩倍，而由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們也可以看出，而由于半橋選用的是同側(cè)的電阻，為相鄰兩橋臂，所以可以知道e

5、0=(R1/R0-R2/R0)*ex/4，而R1、R2的符號(hào)是相反的，同時(shí)由于是同時(shí)作用，減號(hào)也可以將溫度等其他因素引起的電阻變化的誤差減去而使得非線性誤差得到改善。 c、比較單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，并從理論上加以分析比較，得出結(jié)論。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以大致的看出，靈敏度大致上為S全=2S半=4S單，而非線性度可以比較為單臂>半橋>全橋，有理論上分析，我們也可以得到相同的結(jié)果。主要是因?yàn)橛须姌螂娐返脑矸治隹芍篹0=（R1/R-R2/R+R3/R-R4/R）*eX/4，所以我們可以得到全橋的靈敏度等于半橋的兩倍，單臂的四倍，而非線性度我們也可以得到單臂最差，因?yàn)槠?/p>

6、他因素影響大，而半橋、全橋由于有和差存在，將其他因素的影響可以略去。所以非線性度相對(duì)來(lái)說(shuō)較好。d、分析什么因素會(huì)導(dǎo)致電子稱的非線性誤差增大，怎么消除，若要增加輸出靈敏度，應(yīng)采取哪些措施。主要是在于傳感器的精度以及測(cè)量時(shí)的誤差會(huì)導(dǎo)致電子稱的非線性誤差增大，我們可以通過(guò)增加傳感器的精度，同時(shí)減少傳感器的非線性誤差，通過(guò)全橋連接來(lái)減小，同時(shí)注意零點(diǎn)的設(shè)置，來(lái)消除非線性誤差。若要增加輸出靈敏度，可通過(guò)選取適當(dāng)?shù)碾姌螂娐穪?lái)改變，比如原來(lái)是半橋的改為全橋則可以增加輸出靈敏度。四、思考題 1，半橋測(cè)量時(shí)，兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（2）鄰邊。 2，橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，

7、是因?yàn)椋海?）應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)是非線性的。 3，全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）值R相同時(shí)，即R1=R3，R2=R4，而R1R2時(shí)，是否可以組成全橋：（1）可以 4，某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻。不需要，只需如圖中右圖即可。 2、差動(dòng)變壓器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解差動(dòng)變壓器的工作原理和特性。 (2) 了解三段式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)。 (3) 了解差動(dòng)變壓零點(diǎn)殘余電壓組成及其補(bǔ)償方法。 (4) 了解激勵(lì)頻率對(duì)差動(dòng)變壓器輸出的影響。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) A、差動(dòng)變壓器的性能測(cè)試 差動(dòng)變壓器鐵芯位移（從Vp-p最小處右移）X

8、值與輸出電壓數(shù)據(jù)表序號(hào)12345678910V(mV)4074104136168200230264294326X(mm)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 差動(dòng)變壓器鐵芯位移（從Vp-p最小處左移）X值與輸出電壓數(shù)據(jù)表序號(hào)12345678910V(mV)326698128160190222254286318X(mm)-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8-1.0三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 1、特性曲線 A、差動(dòng)變壓器的性能測(cè)定 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們就可以得到微頭右移與左移的特性曲線，如下圖所示。 2、分析 a、分析實(shí)驗(yàn)A中產(chǎn)生非線性誤差的原因 實(shí)驗(yàn)

9、A中產(chǎn)生非線性誤差的原因主要是移動(dòng)鐵芯時(shí)，受到磁場(chǎng)的作用而使得測(cè)量存在誤差，同時(shí)由于測(cè)量讀數(shù)的誤差也可能引起相應(yīng)的數(shù)據(jù)誤差而導(dǎo)致非線性誤差，而從實(shí)驗(yàn)原理上進(jìn)行分析，我們可以知道由于輸入信號(hào)的頻率可能存在不穩(wěn)定，而導(dǎo)致輸出的電壓有相應(yīng)的波動(dòng)，而導(dǎo)致非線性誤差的存在。b、分析產(chǎn)生零點(diǎn)殘余電壓的原因，對(duì)差動(dòng)變壓器的性能有哪些不利的影響。用那些方法可以減小零點(diǎn)殘余電壓。 零點(diǎn)殘余電壓的存在是由于傳感器的阻抗是一個(gè)復(fù)數(shù)阻抗，有感抗也有阻抗，為了達(dá)到電橋的平衡，就要求線圈的電阻相等，兩線圈的電感也相等，實(shí)際上，這種情況是很難精確達(dá)到的，所以雖然我們雖然能讓鐵芯移到中間位置，但是由于兩電感線圈的等效參數(shù)不對(duì)

10、稱而造成了零點(diǎn)電壓的存在。零點(diǎn)電壓會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的靈敏度下降，非線性誤差增大，甚至造成放大器的末級(jí)趨于飽和。要減小零點(diǎn)電壓，主要是通過(guò)使兩電感線圈的等效參數(shù)盡可能的相對(duì)稱，同時(shí)盡量讓輸入電壓趨于穩(wěn)定，這樣才能減小零點(diǎn)殘余電壓。四、思考題 1、用差動(dòng)變阻器測(cè)量較高頻率的振幅，例如1KHz的振動(dòng)幅值，可以嗎？差動(dòng)變壓器測(cè)量頻率的上限受什么影響。 用差動(dòng)變壓器不能測(cè)量較高頻率的振幅，因?yàn)轭l率過(guò)高會(huì)使線圈的寄生電容增大，對(duì)于性能穩(wěn)定不利。而頻率的上限主要是受到初級(jí)線圈的電感和損耗電阻的影響。 2、試分析差動(dòng)變壓器與一般電源變壓器的異同。差動(dòng)變壓器是通過(guò)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生

11、變化促使次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生變化。而一般的電源變壓器是通過(guò)改變初期線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓，其相同點(diǎn)是都是利用兩線圈之間的感應(yīng)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓的目的。其不同點(diǎn)在于差動(dòng)變壓器通過(guò)改變兩線圈的互感系數(shù)來(lái)改變，而一般的電源變壓器是通過(guò)改變?cè)褦?shù)來(lái)改變電壓。 5、溫度傳感器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解常用的集成溫度傳感器基本原理、性能與應(yīng)用。 (2) 了解熱電阻的特性與應(yīng)用。 (3) 了解熱敏電阻的特性與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集成溫度傳感器的特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)12345678910T()556065707580859095100V(mV)32132733233734134635135636136632032

12、6332336340344348355360367三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 1、特性曲線 A、集成溫度傳感器 2、實(shí)驗(yàn)分析a、簡(jiǎn)單說(shuō)明AD590的基本原理，討論電流輸出型與電壓輸出型集成溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。AD590的基本工作原理是將溫敏晶體管與相應(yīng)的輔助電路集成在同一芯片上，它能直接的給出正比于絕對(duì)溫度的理想線性輸出。電流輸出型集成溫度傳感器不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾。具有很好的線性，測(cè)量精度高，同時(shí)相當(dāng)于一個(gè)恒流源，則電流的波動(dòng)會(huì)引起相應(yīng)的誤差，而電壓輸出型集成溫度傳感器是通過(guò)電壓的輸出，所以靈敏度高，但是易受電壓噪聲的干擾。b、集成溫度傳感器的非線性誤差分析 集成溫度傳感器的非線性誤差主要是由于測(cè)量過(guò)程中加熱或者是冷卻速度的不同而造成的，本次試驗(yàn)中我們采取的是通過(guò)測(cè)量溫度上升過(guò)程的電壓值與下降過(guò)程的電壓值取平均值來(lái)得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而在上升過(guò)程中由于目標(biāo)溫度直接設(shè)置成為100度，可能在加熱的過(guò)程中持續(xù)不斷地加熱，導(dǎo)致測(cè)量的電壓數(shù)而偏大，而在溫度下降的過(guò)程中直接設(shè)為0度，則使得溫度下降的過(guò)快，而測(cè)量的電壓數(shù)偏小，所以采用平均值則可以消除誤差，非線性得到改善。四、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)測(cè)量