應(yīng)變片電阻式傳感器測壓力實驗報告

設(shè)計目的了解應(yīng)變直流電橋的應(yīng)用及電路的標定基本原理一應(yīng)變片傳感器電阻應(yīng)變片壓力傳感器由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成1應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變式壓力傳感器是由電阻應(yīng)變片組成的測量電路和彈性敏感元件組合起來的傳感器。當彈性敏感元件受到壓力作用時，將產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在表面的電阻應(yīng)變片也會產(chǎn)生應(yīng)變，表現(xiàn)為電阻值的變化。這樣彈性體的變形轉(zhuǎn)化為電阻應(yīng)變片阻值的變化。把4個電阻應(yīng)變片按照橋路方式連接，兩輸入端施加一定的電壓值，兩輸出端輸出的共模電壓隨著橋路上電阻阻值的變化增加或者減小。一般這種變化的對應(yīng)關(guān)系具有近似線性的關(guān)系。找到壓力變化和輸出共模電壓變化的對應(yīng)關(guān)系，就可以通過測量共模電壓得到壓力值。電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導體的電阻值可用下式表示：式中：p 金屬導體的電阻率（Q?m）S 導體的截面積（m2）L——導體的長度（m）以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。2全橋電路應(yīng)變片將應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換成電阻相對變化AR/R，要把電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，才能用電測儀表進行測量。這里使用全橋電路，如下圖所示?！猯|l 電子平衡電橋象理圖采用四臂電橋，如上圖所示并設(shè)初始時R二R二R二R二R,工作1234時AR=AR=AR=-AR=AR時，輸出為1432U=ARU=KsUoRi i四臂電橋的電壓靈敏度為K=UUi實驗原理該試驗就是應(yīng)用了箔式應(yīng)變片及其全橋測量電路，實驗原理如圖所示，本實驗只做放大器輸出V實驗，通過對電路的標定使電路輸出0的電壓值為重量對應(yīng)值，電壓量綱（V）轉(zhuǎn)化為壓力綱（N）即成為一臺原始測壓力裝置。需用器件與單元機頭中的應(yīng)變梁的應(yīng)變片：顯示面板中的F/V表（或電壓表）。土2V?土10V步進可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片；調(diào)理電路單元中的電橋，差動放大器：砝碼20g/只）。實驗步驟1.差動放大器調(diào)零點:按圖7-2示意接線，將F/V表（或電壓表）的量程切換開關(guān)切換到2V檔，合上主、副電源開關(guān)，將差動放大器的增益電位器按順時針方向輕輕到底后再逆回轉(zhuǎn)一點點（放大器的增益為最大，回轉(zhuǎn)一點點的目的：電位器觸點在根部估計會接觸不良），調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零，差動放大器的零點調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。888增益FV衣888增益FV衣（電慮農(nóng)）城程叨換開關(guān)2.將土2V?土10V步進可調(diào)直流穩(wěn)壓電源切換到4V檔，按圖所檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)，在梁的自由端無砝碼時，調(diào)節(jié)電橋中的W1電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。將8只砝碼全部置于梁的自由端上（盡量放在中心點），調(diào)節(jié)差動放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.160V（2V測量端）或-0.160V。電橋.電應(yīng)喪耀緊囿摞町電橋.電應(yīng)喪耀緊囿摞町拿去梁的自由端上所有砝碼，如數(shù)顯表不顯示0.000V則調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。再將8只砝碼全部置于振動臺上（盡量放在中心點上），調(diào)節(jié)差動放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.160V（2V測量端）或-0.160V。重復3步驟的標定過程，一直到誤差較小為止，把電壓量綱V改為壓力綱N,就可以測壓力，成為一臺原始的測壓力裝置。把砝碼依次放在梁的自由端上，并依次記錄壓力和電壓數(shù)據(jù)填入下表。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出實驗曲線，計算誤差與線性度。在梁上的自由端放上一元硬幣、一把鑰匙稱一下壓力。實驗完畢，關(guān)閉電路。

實驗數(shù)據(jù)電壓（V）0.0030.0200.0410.0600.0790.0980.1160.1450.151壓力（N）0.000.200.400.600.801.001.201.401.60壓力（壓力（N）i—n工x2-（工x）2i i用最小二乘法（k二n込2-以2yi,b=2空三也i—n工x2-（工x）2i ii i出壓力與電壓的關(guān)系得：F=10.344U-0.0195R=±LmaxX100%算出R=土5.02%LF Lmax第7步測量值為：一個硬幣（已知6.03g）0.058一把鑰匙0.104已知硬幣為6.03g，對傳感器的壓力為0.0603N,實際測出壓力為0.058N。它們之間的誤差為3.81%。誤差分析由以上可知，實驗中存在誤差。經(jīng)過小組討論，認為可能是由于以下原因造成的。堆積砝碼時，由于砝碼的底部不平，砝碼的重量并不是全部壓在壓變片上，輸出的壓力值會偏小。長時間做實驗后，裝置內(nèi)部會發(fā)熱。由于環(huán)境溫度的變化會引起應(yīng)變片電阻的相對變化，這種溫度效應(yīng)產(chǎn)生了虛假應(yīng)變。由應(yīng)變片粘貼工藝產(chǎn)生的誤差，應(yīng)變片軸線偏離了原定的方向。電阻應(yīng)變儀產(chǎn)生的誤差:每個應(yīng)變片都有一定的靈敏系數(shù)K，在使用靜態(tài)應(yīng)變儀時,K值在儀器的靈敏系數(shù)度盤的刻度范圍之內(nèi)，測量時先要將度盤調(diào)到與K值相應(yīng)的刻度上。心得體會通過這次實驗，我明白了做實驗時，最重要的是一定要親力親為，務(wù)必要將每個步驟,每個細節(jié)弄清楚,弄明白。實驗就是使我們加深理解所學基礎(chǔ)知識，掌握典型傳感器的基本原理和適用