電阻應(yīng)變式傳感器

1、友情提示：本公司致力于產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新與提高，如果您所得到的產(chǎn)品與本手冊(cè)提供的信息有不符之處，請(qǐng)以光盤中的資料為準(zhǔn)，恕不另行通知，敬請(qǐng)見(jiàn)諒。本公司或經(jīng)銷商不對(duì)本手冊(cè)中的錯(cuò)誤或遺漏處負(fù)責(zé)，也不對(duì)任何可能導(dǎo)因于本手冊(cè)之執(zhí)行或使用的必然性損壞情形負(fù)責(zé)。本手冊(cè)只提供給產(chǎn)品操作者參考，學(xué)者的專業(yè)理論及實(shí)驗(yàn)原理沒(méi)有必然性指導(dǎo)義務(wù)。本手冊(cè)由本公司著作。未經(jīng)本公司書面授權(quán)，本手冊(cè)中之任何部分皆不可以任何形式影印、復(fù)制或網(wǎng)絡(luò)傳播北京杰創(chuàng)永恒科技有限公司目錄一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介3二、實(shí)驗(yàn)箱組成3三、產(chǎn)品特點(diǎn)4四、傳感器4五、V9.0數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件5JC-SCS-V2.0傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)舉例7實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂特性

2、實(shí)驗(yàn)7實(shí)驗(yàn)二 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)13實(shí)驗(yàn)三 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)14*實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較16實(shí)驗(yàn)五 應(yīng)變直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)六 應(yīng)變片的溫度影響實(shí)驗(yàn)19*實(shí)驗(yàn)七 應(yīng)變片溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)21JC-SCS-V2.0傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱說(shuō)明書一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介 JC-SCS-V2.0傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱主要用于各大、中專院校開(kāi)設(shè)的“傳感器原理”“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”“非電量電測(cè)技術(shù)”“測(cè)量與控制”“機(jī)械量電測(cè)”等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。JC-SCS-V2.0實(shí)驗(yàn)箱的傳感器采用原理與實(shí)際相結(jié)合，便于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)書本知識(shí)的理解，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)信號(hào)的拾取，轉(zhuǎn)換，分析，培養(yǎng)學(xué)生作為一個(gè)科技工作者具有的基本

3、操作技能與動(dòng)手能力。同時(shí)配有輔助智能傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生完全動(dòng)手進(jìn)行編程，完成相關(guān)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)箱組成SCS-XS傳感器實(shí)驗(yàn)箱如下圖所示：主要由機(jī)頭、主板、信號(hào)源、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC接口、軟件等各部分組成。1、機(jī)頭 由應(yīng)變梁(含應(yīng)變片、PN結(jié)、NTC RT熱敏電阻、加熱器等)；振動(dòng)源(振動(dòng)臺(tái))；升降調(diào)節(jié)桿；測(cè)微頭和傳感器的安裝架(靜態(tài)位移安裝架)；傳感器輸入插座；光纖座及溫度源等組成。2、主板部分主板部分有八大單元電路組成：智能調(diào)節(jié)儀單元；頻率電壓顯示(F/V表)單元；音頻振蕩器 （1KHz10KHz可調(diào)）和低振蕩器 (1Hz30Hz可調(diào))單元；直流穩(wěn)壓電源輸出單元(提供高穩(wěn)定的

4、±15V、5V、±4V、1.2V12V可調(diào)等)；數(shù)據(jù)采集和RS232 PC接口單元；傳感器的輸出口單元；轉(zhuǎn)動(dòng)源單元；各種傳感器的調(diào)理電路單元。3、信號(hào)源1） 溫度源150（可調(diào)）；、2） 振動(dòng)源 1Hz30Hz；3） 轉(zhuǎn)動(dòng)源 02400r/min4、傳感器：詳見(jiàn)四、傳感器（共十九種傳感器）5、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件：詳見(jiàn)五、V9.0數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件6、實(shí)驗(yàn)箱：供電：AC 220V 50Hz 功率0.2kW 實(shí)驗(yàn)箱尺寸為515×420×185(mm)。三、產(chǎn)品特點(diǎn)1、結(jié)合了SCS-9XX系列和SCS-2000系列的各自優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)箱中的傳感器以原理型和工業(yè)

5、型相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合，更便于學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合。2、儀器配溫度源等加熱裝置。整個(gè)儀器采用手提式箱式結(jié)構(gòu)，便于存放保管與管理。3、各種公共源也可用于學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及進(jìn)行一些開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn)；電源及信號(hào)源設(shè)有保護(hù)電路，確保學(xué)生在誤操作后不會(huì)損壞設(shè)備并保證學(xué)生的安全。四、傳感器序 號(hào)傳感器名稱量 程線 性備 注1電阻應(yīng)變式傳感器0-200g±1%全橋2擴(kuò)散硅壓力傳感器4-20kpa±1%3差動(dòng)變壓器±4mm±2%4電容式傳感器±2.5mm±3%5霍爾式位移傳感器±1mm±3%6霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器2400轉(zhuǎn)/分&#

6、177;0.5%7磁電式傳感器2400轉(zhuǎn)/分±0.5%8壓電式傳感器9電渦流位移傳感器1mm±2%10光纖位移傳感器1mm±5%11光電轉(zhuǎn)速傳感器2400轉(zhuǎn)分±0.5%12集成溫度傳感器常溫-120±4 %13Pt100鉑電阻常溫-150±4%三線制14K型熱電偶常溫-150±4%15氣敏傳感器50-2000PPm對(duì)酒清敏感16濕敏傳感器10-95%RH17PN結(jié)18NTC熱敏電阻20時(shí)，電阻為10K 五、V9.0數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件1、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件： V9.0版V9.0版數(shù)據(jù)采集卡是在原V8.0版基礎(chǔ)上的一個(gè)升級(jí)版

7、本，針對(duì)目前市售的傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所配的采集卡動(dòng)態(tài)范圍太小，分辨率和精度過(guò)低的缺點(diǎn)，V9.0版采用了工業(yè)級(jí)的解決方案，達(dá)到了很高的測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)范圍，接口部分采用RS-232/USB接口，方便用戶的實(shí)際使用。該采集卡能完全滿足實(shí)驗(yàn)的要求。具體技術(shù)指標(biāo)如下：1、接口標(biāo)準(zhǔn)：RS-232/USB接口2、A/D：12位3、通道數(shù)：可以擴(kuò)展到8通道4、采樣：同步、異步5、觸發(fā)方式：軟觸發(fā)、硬觸發(fā)6、采樣頻率：100KHz(分檔可選)7、測(cè)量誤差：0.2mv8、測(cè)量量程：最大可達(dá)正負(fù)15V9、支持電壓、電流信號(hào)直接輸入，無(wú)需配備轉(zhuǎn)換器10、可以擴(kuò)充D/A通道11、環(huán)境：windows98/2000/xp12

8、、軟件：配備傳感器綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成套實(shí)驗(yàn)軟件包及杰創(chuàng)虛擬儀器軟件包(如虛擬示波器，頻譜、失真度分析等)2、虛擬軟件：V9.0版本軟件是和V9.0采集卡配套使用，以RS-232/USB進(jìn)行通訊，采用RS-232/USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，是一個(gè)高效、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該采集系統(tǒng)可單獨(dú)對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采集，也可和SCS9.0傳感器實(shí)驗(yàn)儀軟件配合在我們公司的SCS系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3、系統(tǒng)需求：1.操作系統(tǒng)：Windows 98 SE/Me/2000/XP簡(jiǎn)體中文版2.Intel Pentium 500MHz或AMD Athlon700MHz以上3.128Mb或以上內(nèi)存4.400MB以上硬盤空間供

9、軟件安裝和備份5.有RS-232/USB接口6.4倍速或以上的CD-ROM4、該軟件主要功能有以下幾點(diǎn)：1 軟件按照公司實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編寫，大部分實(shí)驗(yàn)?zāi)苡么藬?shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。2 軟件采集設(shè)置可分單步采樣、定時(shí)采樣、雙向采樣、與動(dòng)態(tài)采樣。在單步采樣時(shí)可以以最小二乘法與端點(diǎn)法分析其最大非線性誤差或最大遲滯誤差，在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以分析其輸入波形的頻率、振幅或轉(zhuǎn)速。3 支持打印功能，能把實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后即可打印出來(lái)。4 采集卡硬件具有程控放大功能，在測(cè)量小電壓時(shí)能有很高精度。5 在數(shù)據(jù)采集時(shí)通訊速率在V8.0數(shù)據(jù)采集卡的基礎(chǔ)上有很大提高6 數(shù)據(jù)采集軟件支持RS232/USB通訊。7 支持差動(dòng)輸入

10、功能。8 支持雙通道數(shù)據(jù)采樣。具有虛擬示波器功能，并能對(duì)波形進(jìn)行簡(jiǎn)單頻譜、失真度分析。JC-SCS-V2.0傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)舉例實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娮钁?yīng)變片的工作原理與應(yīng)用并掌握應(yīng)變片測(cè)量電路。二、基本原理：電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過(guò)特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來(lái)組成。一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)，將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，此類傳感器主要是通過(guò)一定的機(jī)械裝置將被測(cè)量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過(guò)測(cè)量電路進(jìn)一步將電阻的改變轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)輸出。可用于能轉(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢測(cè)，如力、壓力、加速度、

11、力矩、重量等，在機(jī)械加工、計(jì)量、建筑測(cè)量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。1、應(yīng)變片的電阻應(yīng)變效應(yīng)所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指具有規(guī)則外形的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變而其電阻值也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)地改變，這一物理現(xiàn)象稱為“電阻應(yīng)變效應(yīng)”。以圓柱形導(dǎo)體為例：設(shè)其長(zhǎng)為：L、半徑為r、材料的電阻率為時(shí)，根據(jù)電阻的定義式得 （11）當(dāng)導(dǎo)體因某種原因產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其長(zhǎng)度L、截面積A和電阻率的變化為dL、dA、d相應(yīng)的電阻變化為dR。對(duì)式（11）全微分得電阻變化率 dR/R為： （12）式中：dL/L為導(dǎo)體的軸向應(yīng)變量L; dr/r為導(dǎo)體的橫向應(yīng)變量r由材料力學(xué)得：     

12、;            L= - r           (13)式中：為材料的泊松比，大多數(shù)金屬材料的泊松比為0.3-0.5左右；負(fù)號(hào)表示兩者的變化方向相反。將式（13）代入式（12）得： （14）式（14）說(shuō)明電阻應(yīng)變效應(yīng)主要取決于它的幾何應(yīng)變（幾何效應(yīng)）和本身特有的導(dǎo)電性能（壓阻效應(yīng)）。2、應(yīng)變靈敏度    它是指電阻應(yīng)變片在單位應(yīng)變作用下所產(chǎn)生的電阻的相對(duì)變化量。&#

13、160;   (1)金屬導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度K：主要取決于其幾何效應(yīng)；可取 （15）其靈敏度系數(shù)為：K= 金屬導(dǎo)體在受到應(yīng)變作用時(shí)將產(chǎn)生電阻的變化，拉伸時(shí)電阻增大，壓縮時(shí)電阻減小，且與其軸向應(yīng)變成正比。金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變靈敏度一般在2左右。 (2) 半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度：主要取決于其壓阻效應(yīng)；dR/R<d。半導(dǎo)體材料之所以具有較大的電阻變化率，是因?yàn)樗羞h(yuǎn)比金屬導(dǎo)體顯著得多的壓阻效應(yīng)。在半導(dǎo)體受力變形時(shí)會(huì)暫時(shí)改變晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，因而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象我們稱之為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 。且不同材質(zhì)的半導(dǎo)體材料在不同受力條件下產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)

14、不同，可以是正（使電阻增大）的或負(fù)（使電阻減?。┑膲鹤栊?yīng)。也就是說(shuō)，同樣是拉伸變形，不同材質(zhì)的半導(dǎo)體將得到完全相反的電阻變化效果。    半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)主要體現(xiàn)為壓阻效應(yīng)，可正可負(fù)，與材料性質(zhì)和應(yīng)變方向有關(guān)，其靈敏度系數(shù)較大，一般在100到200左右。3、貼片式應(yīng)變片應(yīng)用在貼片式工藝的傳感器上普遍應(yīng)用金屬箔式應(yīng)變片，貼片式半導(dǎo)體應(yīng)變片（溫漂、穩(wěn)定性、線性度不好而且易損壞）很少應(yīng)用。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴(kuò)散出半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜（擴(kuò)散出敏感柵），制成擴(kuò)散型壓阻式（壓阻效應(yīng)）傳感器。本實(shí)驗(yàn)以金屬箔式應(yīng)變片為研究對(duì)象

15、。4、箔式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)變片是在用苯酚、環(huán)氧樹(shù)脂等絕緣材料的基板上，粘貼直徑為0.025mm左右的金屬絲或金屬箔制成，如圖11所示。(a) 絲式應(yīng)變片                                      

16、   (b) 箔式應(yīng)變片圖11應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，與絲式應(yīng)變片工作原理相同。電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： RRK 式中：RR為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),=L/L為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。5、測(cè)量電路   為了將電阻應(yīng)變式傳感器的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)，在應(yīng)用中一般采用電橋電路作為其測(cè)量電路。電橋電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)量范圍寬、線性度好且易實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)。能較好地滿足各種應(yīng)變測(cè)量要求，因此在應(yīng)變測(cè)量中得到了廣泛

17、的應(yīng)用。電橋電路按其工作方式分有單臂、雙臂和全橋三種，單臂工作輸出信號(hào)最小、線性、穩(wěn)定性較差；雙臂輸出是單臂的兩倍，性能比單臂有所改善；全橋工作時(shí)的輸出是單臂時(shí)的四倍，性能最好。因此，為了得到較大的輸出電壓或電流信號(hào)一般都采用雙臂或全橋工作?；倦娐啡鐖D12（a）、（b）、（c）所示。（a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖12 應(yīng)變片測(cè)量電路（a） 單臂UoUU(R4R4)(R4R4R3)R1(R1R2)E（R1R2）（R4R4）R1（R3R4R4）（R3R4R4）（R1R2）E設(shè)R1R2R3R4，且R4R4RR1，RRK。則Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE(b) 雙臂(

18、半橋)同理:Uo(12)(RR)E(12)KE(C) 全橋同理:Uo(RR)EKE6、箔式應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖 圖13 應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)原理圖圖中R1、R2、R3為350固定電阻，R4為應(yīng)變片； W1和r組成電橋調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)，供橋電源直流±4V。橋路輸出電壓Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE 。三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼； 4位數(shù)顯萬(wàn)用表（自備）。四、需用器件與單元介紹：熟悉需用器件與單元在傳感器箱中機(jī)頭與主板的布置位置(參閱以上說(shuō)明書二、實(shí)驗(yàn)箱組成圖)。1、圖1

19、4為主板中的電橋單元。圖中：菱形虛框?yàn)闊o(wú)實(shí)體的電橋模型(為實(shí)驗(yàn)者組橋參考而設(shè)，無(wú)其它實(shí)際意義)。R1=R2=R3=350是固定電阻，為組成單臂應(yīng)變和半橋應(yīng)變而配備的其它橋臂電阻。W1電位器、r電阻為電橋直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)，W2電位器、C電容為電橋交流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)。圖14 電橋單元2、圖15為主板中的差動(dòng)放大器單元。圖中：左圖是原理圖。其中：IC1-1 AD620是差動(dòng)輸入的測(cè)量放大器(儀用放大器)；IC1-2為調(diào)零跟隨器。右圖為面板圖。圖15 差動(dòng)放大器原理與面板圖五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 在應(yīng)變梁自然狀態(tài)（不受力）的情況下，用4位數(shù)顯萬(wàn)用表2k電阻檔測(cè)量所有應(yīng)變片阻值；在應(yīng)變梁受力狀態(tài)（用手壓、提振

20、動(dòng)臺(tái)）的情況下，測(cè)應(yīng)變片阻值，觀察一下應(yīng)變片阻值變化情況(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片縱向受力阻值有變化；標(biāo)有左右箭頭的2片應(yīng)變片橫向不受力阻值無(wú)變化，是溫度補(bǔ)償片)。如下圖16所示。圖16觀察應(yīng)變片阻值變化情況示意圖2、 差動(dòng)放大器調(diào)零點(diǎn)：按圖17示意接線。將FV表的量程切換開(kāi)關(guān)切換到2V檔，合上實(shí)驗(yàn)箱主電源開(kāi)關(guān)，將差動(dòng)放大器的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)”位置，將差動(dòng)放大器的增益電位器按順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)半圈，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零。差動(dòng)放大器的零點(diǎn)調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。圖17 差放調(diào)零接線圖3、應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)：將主板上傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)

21、變片中任意一片為工作片)與電橋單元中R1、R2、R3組成電橋電路，電橋的一對(duì)角接±4V直流電源，另一對(duì)角作為電橋的輸出接差動(dòng)放大器的二輸入端，將W1電位器、r電阻直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)接入電橋中(W1電位器二固定端接電橋的±4V電源端、W1的活動(dòng)端r電阻接電橋的輸出端)，如圖18示意接線(粗細(xì)曲線為連接線)。圖18 應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖檢查接線無(wú)誤后合上主電源開(kāi)關(guān)，在機(jī)頭上應(yīng)變梁的振動(dòng)臺(tái)無(wú)砝碼時(shí)調(diào)節(jié)電橋的直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)W1電位器，使電壓表顯示為0或接近0(有小的起始電壓也無(wú)所謂，不影響應(yīng)變片特性與實(shí)驗(yàn))。 在應(yīng)變梁的振動(dòng)臺(tái)中心點(diǎn)上放置一只砝碼(20g只)，讀取數(shù)顯表

22、數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1。表1 應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)根據(jù)表1數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)靈敏度SV/W（V輸出電壓變化量，W重量變化量）和非線性誤差，=m/yFS ×100式中m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。六、思考題：1、R轉(zhuǎn)換成V輸出用什么方法?2、根據(jù)圖4機(jī)頭中應(yīng)變梁結(jié)構(gòu)，在振動(dòng)臺(tái)放置砝碼后分析上、下梁片中應(yīng)變片的應(yīng)變方向(是拉?還是壓?)?實(shí)驗(yàn)二 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片半橋（雙臂）工作特點(diǎn)及性能。二、基本原理：應(yīng)變片基本原理參閱

23、實(shí)驗(yàn)一。應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)原理如圖21所示。不同受力方向的兩片應(yīng)變片（上、下二片梁的應(yīng)變片應(yīng)力方向不同）接入電橋作為鄰邊，輸出靈敏度提高，非線性得到改善。其橋路輸出電壓Uo(12)(RR)E(12)KE 。圖21 應(yīng)變片半橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：除實(shí)驗(yàn)接線按圖22接線即電橋單元中R1、R2與相鄰的二片應(yīng)變片組成電橋電路外。實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法與實(shí)驗(yàn)一完全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖22 應(yīng)變式傳感器半橋接線示意圖五、思考題：半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變

24、片接入電橋時(shí)，應(yīng)接在：（1）對(duì)邊?（2）鄰邊?為什么?實(shí)驗(yàn)三 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片全橋工作特點(diǎn)及性能。二、基本原理：應(yīng)變片基本原理參閱實(shí)驗(yàn)一。應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理如圖31所示。應(yīng)變片全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1R2R3R4，其變化值R1R2R3R4時(shí)，其橋路輸出電壓Uo(RR)EKE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。圖31應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖三、需用器件和單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼

25、。四、實(shí)驗(yàn)步驟：除實(shí)驗(yàn)接線按圖32接線，四片應(yīng)變片組成電橋電路外。實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法與實(shí)驗(yàn)一完全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖32 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖五、思考題：應(yīng)變片組橋時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題?*實(shí)驗(yàn)四 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、基本原理：如圖4 （a）、（b）、（c）為應(yīng)變片單臂、半橋和全橋測(cè)量電路原理圖。它們輸出電壓分別為：a）單臂UoUU(R4R4)(R4R4R3)R1(R1R2)E（R1R2）（R4R4）R1（R3R4R4）（R3R4R4）（R1R2）E設(shè)R1R2R3R4，且R4R4RR1，

26、RRK。則Uo(14)(R4R4)E(14)(RR)E(14)KE(b) 雙臂(半橋)同理:Uo(12)(RR)E(12)KE(C) 全橋同理:Uo(RR)EKE（a）單臂 （b）半橋 （c）全橋圖4 應(yīng)變測(cè)量電路三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的結(jié)果進(jìn)行單臂、半橋和全橋輸出的靈敏度和非線性度分析比較（注意：實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。實(shí)驗(yàn)五 應(yīng)變直流全橋的應(yīng)用電子秤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變直流全橋的應(yīng)用及電路的標(biāo)定。二、基本原理：常

27、用的稱重傳感器就是應(yīng)用了箔式應(yīng)變片及其全橋測(cè)量電路。數(shù)字電子秤實(shí)驗(yàn)原理如圖51。本實(shí)驗(yàn)只做放大器輸出Vo實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)電路的標(biāo)定使電路輸出的電壓值為重量對(duì)應(yīng)值，電壓量綱（V）改為重量量綱（g）即成為一臺(tái)原始電子秤。圖51 數(shù)字電子稱原理框圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁、振動(dòng)臺(tái)；主板中的箔式應(yīng)變片、電橋、±4V電源、差動(dòng)放大器、F/V電壓表、砝碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、差動(dòng)放大器調(diào)零點(diǎn)：按圖52示意接線。將FV表的量程切換開(kāi)關(guān)切換到2V檔，合上實(shí)驗(yàn)箱主電源開(kāi)關(guān)，將差動(dòng)放大器的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)”位置，將差動(dòng)放大器的增益電位器按順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)半圈，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使數(shù)顯表

28、顯示0.000V。差動(dòng)放大器的零點(diǎn)調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。圖52 差放調(diào)零接線圖2、按圖53接線，檢查接線無(wú)誤后合上主電源開(kāi)關(guān)。在振動(dòng)臺(tái)無(wú)砝碼時(shí)，調(diào)節(jié)電橋中的W1電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。將10只砝碼全部置于振動(dòng)臺(tái)上（盡量放在中心點(diǎn)），調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.200V(2V檔測(cè)量)或0.200V。圖53電子秤實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、拿去振動(dòng)臺(tái)上的所有砝碼，如數(shù)顯電壓表不顯示0.000V則調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零電位器，使數(shù)顯表顯示為0.000V。再將10只砝碼全部置于振動(dòng)臺(tái)上（盡量放在中心點(diǎn)），調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益電位器，使數(shù)顯表顯示為0.200V(2V檔測(cè)量)或0.200V。4、重復(fù)3步驟的標(biāo)定過(guò)程，一直到精確為止，把電壓