01箔式應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的性能

1、深圳大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)：生物醫(yī)學(xué)傳感器及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程指導(dǎo)教師報(bào)告人：鄧澤琳學(xué)號(hào)：2009222038班級(jí):生醫(yī)02實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2011-3-28實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交時(shí)間：2011-4-2教務(wù)部制實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠綉?yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。掌握應(yīng)變片的靜態(tài)特性。比較應(yīng)變片三種橋路性能。實(shí)驗(yàn)所需部件：直流穩(wěn)壓電源（土4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、雙孔懸臂梁、稱(chēng)重砝碼、電壓表、加熱器、溫度計(jì)（可用儀器中的P-N結(jié)溫度傳感器或熱電偶作測(cè)溫參考）。實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)電路原理圖：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，當(dāng)

2、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，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。任何實(shí)際應(yīng)變片的輸入與輸出關(guān)系都不會(huì)完全符合所要求的線(xiàn)性或非線(xiàn)性關(guān)系。衡量應(yīng)變片靜態(tài)特性的重要指標(biāo)包括線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性、精度、靈敏度、分辨率和漂移等?？捎蓪?shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)分別求出以上指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，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RR2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為R1/R1R2/R2R3/R3、R4/R4。當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)（即單臂電路），有叫=r2二r3=r4=r,工R二孚；當(dāng)兩個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作

3、時(shí)廠2AR（即差動(dòng)式半橋電路），則有工R二；用四個(gè)應(yīng)變片組成兩個(gè)差動(dòng)對(duì)工作時(shí)（即差R4AR動(dòng)式全橋電路），工R-。R根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓V近似等于1/4E吃R（E為直流電源）,電橋靈敏度Ku=V/R/R,于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度度分別為1/4E、1/2E和E。由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值的大小無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)主要步驟（簡(jiǎn)述）：調(diào)零。單臂電橋的連接。按圖1-1將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線(xiàn)連接成單臂測(cè)試橋路。依次放上砝碼（每個(gè)砝碼20克），記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值。半橋方式連接。全橋方式連接。半導(dǎo)體應(yīng)變

4、片的單臂電橋和半橋方式。用半導(dǎo)體應(yīng)變片替換箔式應(yīng)變片，重復(fù)一堿HT計(jì)暫-應(yīng)差動(dòng)放丈器電壓/頻率表20V2IC2V/20K半橋電壓/頻率表20V2K2V/20K實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析:橋路結(jié)構(gòu)砝碼g20406080100120140160180200箔式單臂電壓V（加砝碼）電壓V（減砝碼）箔式半橋電壓V（加砝碼）電壓V（減砝碼）箔式全橋電壓V（加砝碼）電壓V（減砝碼）半導(dǎo)體單臂電壓V（加砝碼）電壓V（減砝碼）半導(dǎo)體半橋電壓V（加砝碼）電壓V（減砝碼）根據(jù)表1-1中所測(cè)數(shù)據(jù)并在同一坐標(biāo)圖上畫(huà)出vX關(guān)系曲線(xiàn)（箔式應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片各一幅圖），計(jì)算每一種測(cè)量方式的靈敏度S,S=AV/AX，比較三種橋路的靈敏度，并做出定性的結(jié)論。2通過(guò)比較正行程和反行程的測(cè)量結(jié)果，觀察遲滯現(xiàn)象。54.50乍I卜j笫即.1甩叫-、申有拓丄叫*十l-hJrT：1-了N汁威垃叫確碼g0204060100120140ItiO：0200實(shí)驗(yàn)結(jié)論:思考題：什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng)解釋箔式應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理。箔式應(yīng)變片的單臂、半橋和全橋電路