金屬箔式應(yīng)變片及轉(zhuǎn)換電路性能實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院：信息工程學(xué)院 專業(yè)： 班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的測(cè)試原理與應(yīng)用領(lǐng)域2,掌握應(yīng)變片測(cè)試方法及典型轉(zhuǎn)換電路原理3、通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，掌握獲得傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)的過程和方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1,觀察金屬箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、貼片方式以及接橋方式;2.測(cè)試應(yīng)變梁變形時(shí)的應(yīng)變輸出;3、比較應(yīng)變片不同接橋方式對(duì)電橋輸出結(jié)果的影響。三、多驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料1,CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀2,若干接插連接實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。3、萬用表(非必需)四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試一)實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)使用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先要將應(yīng)變片牢固地粘貼到測(cè)試體表面。當(dāng)測(cè)件受力發(fā)生變形，應(yīng)變片敏感柵也隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)變化。之后，再通過測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，將電阻值變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出顯示。直流電橋是最常用的一種電測(cè)轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)電橋的相對(duì)臂電阻阻值乘積相等時(shí)，電橋平衡，此時(shí)電橋輸出電壓為零。若設(shè)電橋橋臂的四個(gè)電阻初始值分別為:R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)測(cè)試體表面產(chǎn)生變形，則其電阻的相對(duì)變化率分別為△R1/R1、△R2/R2,△R3/R3和△R4/R4。當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，可組成半橋單臂電橋，在電阻變化量△R較小的情況下，電橋輸出電壓為U0=U△R/4*R；當(dāng)使用二個(gè)應(yīng)變片差動(dòng)連接，組成半橋雙臂電橋，則有U0=U△R/2*R；而用四個(gè)應(yīng)變片組成全橋形式，則輸出電壓為U0=U△R/R。由此可見，半橋單臂、半橋雙臂和全橋電路的靈敏度是依次增大的。通過本實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證說明箔式應(yīng)變片組成半橋單臂、半橋雙臂和全橋的原理及工作性能。二）實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果測(cè)試1、儀表及電路調(diào)零2、半橋單臂接橋方式測(cè)試eq\o\ac(○,1)接橋。按半橋單臂電橋測(cè)試接線原理圖，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試電橋。橋路中R1、R2、R3和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為箔式應(yīng)變片。直流源為+-4V②測(cè)微頭置位·測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永氣磁鋼上。初始時(shí)，測(cè)微頭一般位于懸臂梁上方，不與梁接觸。測(cè)微頭置位，即是調(diào)節(jié)測(cè)微頭旋轉(zhuǎn)，通過頂桿使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。此時(shí)可認(rèn)為懸臂梁上的應(yīng)交片不受力其電阻為應(yīng)變片初始值。③直流電橋平衡調(diào)整確定按圖接線無誤后，開啟儀器電源并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整直流電橋W電位器，使測(cè)試系統(tǒng)電壓輸出為零。此時(shí)可認(rèn)為電橋處于平衡狀態(tài)。④加載側(cè)試旋動(dòng)鍘徽頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上或向下的移動(dòng)，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零。測(cè)微頭每轉(zhuǎn)一圈，對(duì)應(yīng)垂直移動(dòng)0.5mm，相應(yīng)記錄差動(dòng)放大器的一個(gè)輸出電壓值。向上或向下各移動(dòng)5mm，記錄十組數(shù)據(jù)。以與eq\o\ac(○,1)相反的旋轉(zhuǎn)方向（反向加載），用同樣的方法測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)。3、半橋雙臂接橋方式測(cè)試保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1換成為與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片，形成半橋雙臂電橋，調(diào)好零點(diǎn)，用同樣方法，測(cè)出數(shù)據(jù)。4、全橋接橋方式測(cè)試保持放大器增益不變，將R3、R2兩個(gè)電阻換成另兩片應(yīng)變片，接成一個(gè)直流全橋電路，調(diào)好零點(diǎn)，測(cè)出數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)位移x(mm)00.511.522.533.544.5半橋單臂電壓V(mv)04710141822252832半橋單臂電壓V(mv)3228262218141062-2半橋雙臂電壓V(mv)72-7-15-22-31-38-47-59-63半橋雙臂電壓V(mv)-60-52-41-33-26-15-611120-80-80-60-40-200204000.511.522.533.544.5位移x（mm)電壓V（mv）半橋單臂電壓V(mv)半橋單臂電壓V(mv)半橋雙臂電壓V(mv)半橋雙臂電壓V(mv)半橋單臂靈敏度S1=△V1/△X=（4+3+3+4+4+4+3+3+4）/9*0.5=7.11(mv/mm)半橋單臂靈敏度S2=△V2/△X=(4+2+4+4+4+4+4+4+4)/9*0.5=7.56(mv/mm)半橋雙臂靈敏度S3=△V3/△X=（5+9+8+7+9+7+9+12+4）/9*0.5=15.56(mv/mm)半橋雙臂靈敏度S3=△V3/△X=(8+11+8+7+11+9+7+10+9)/9*0.5=17.78(mv/mm)六、思考題1、若要計(jì)算系統(tǒng)的回程誤差，測(cè)試數(shù)據(jù)該如何處理？答：計(jì)算系統(tǒng)的回程誤差，應(yīng)把第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的電壓值取負(fù)值2、圖1中，若R和R1~R3均為應(yīng)變片，接橋時(shí)未能接成差動(dòng)形式，系統(tǒng)能否正常工作?為什么？答