應(yīng)變式傳感器特性實驗

成績成績儀器與電子學(xué)院實驗報告（操作性實驗）班級： 學(xué)號： 學(xué)生姓名：實驗題目：應(yīng)變式傳感器靜態(tài)特性實驗一、 實驗?zāi)康?、 本實驗說明應(yīng)變式傳感器的特性和工作原理。2、 了解一般測試系統(tǒng)的組成及其主要元器件的作用，初步掌握它們的調(diào)整方法，會組建測試系統(tǒng)。3、 掌握應(yīng)變式傳感器特性的測試方法。二、 實驗儀器及器件直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動放大器、箔式應(yīng)變片、測微頭、（或雙孔懸臂梁）、電壓表三、 實驗內(nèi)容及原理1、 靜態(tài)特性：當(dāng)被測量不隨時間變化（定值）或變化緩慢時，輸出量與輸入量之間的關(guān)系，可以用代數(shù)方程表示。2、 應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器是基于測量物體受力變形所產(chǎn)生的應(yīng)變的一種傳感器。電阻應(yīng)變片則是其最常采用的傳感元件。它是一種能將機械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感元件。一般由敏感柵、基底、引線、蓋片等組成。在測試時，將應(yīng)變片用粘合劑牢固地粘貼在被測試件的表面上，隨著試件受力變形，應(yīng)變片的敏感柵也獲得同樣的變形，從而使其電阻隨之發(fā)生變化，而此電阻變化是與試件應(yīng)變成比例的，因此如果通過一定測量線路將這種電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化，然后再用顯示記錄儀表將其顯示記錄下來，就能知道被測試件應(yīng)變量的大小。四、實驗步驟調(diào)零開啟儀器電源，差動放大器增益置100倍（順時針方向旋到底），“+、一”輸入端用實驗線對地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動放大器輸出電壓為零，然后拔掉實驗線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。拔掉短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。按設(shè)計的1/2橋或全橋電路用實驗線連接成測試橋路。給出1/4橋電路圖（圖1），同學(xué)根據(jù)1/4橋電路圖自行設(shè)計1/2橋或全橋電路進行實驗。圖1中Rl、R2、R3、和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵電源為±4V。測微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀。*—k圖1 1/4橋電路圖確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。調(diào)整電橋WD電位器，使測試系統(tǒng)輸出為零。旋動測微頭，帶動懸臂梁分別作向上和向下的運動，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下移動各5mm，測微頭每移動0.5mm記錄一個差動放大器輸出電壓值，并列表。（或在雙孔懸臂梁稱重平臺上依次放上砝碼，進行上述實驗）。表1V-X數(shù)據(jù)表模板位移（mm）輸出電壓（mV）1次正行程1次反行程2次正行程2次反行程3次正行程3次反行程根據(jù)表中所測數(shù)據(jù)計算靈敏度S，S=AX/AV，并在坐標(biāo)紙上做出V-X關(guān)系線性、重復(fù)性、靈敏度、遲滯曲線，分析懸臂梁式應(yīng)變傳感器的靜態(tài)特性。寫出實驗報告。第2頁共6頁五、實驗測試數(shù)據(jù)表格記錄表5.1表5.1位移mm0.511.521正0.0080.0140.0190.0241反0.010.0160.0220.0262正0.010.0150.0180.0252反0.0120.0170.020.026輸出電壓3正0.010.0140.0190.026/mv3反0.0110.0160.0190.027正行程均值0.0093330.0143330.0186670.025反行程均值0.0110.0163330.0203330.0263332.533.544.550.0290.0330.0370.0410.0450.0490.030.0330.0360.0410.0460.0490.0310.0330.0380.0420.0450.050.0320.0350.0380.0430.0470.050.030.0330.0380.0420.0480.0510.030.0340.0380.0430.0470.0510.030.0330.0376670.0416670.0460.050.03066670.0340.0373330.0423330.04666670.05六、實驗數(shù)據(jù)分析及處理輸出電壓-位移0.060.050.040.030.020.010輸出電壓-位移0.060.050.040.030.020.010f-系列1一系列2—系列3f一系列4f—系列5f-系列6一、線性方程線性圖像圖由exel計算非線性誤差得位移mm0.511.522.533.544.55誤差-0.000967-0.000467-0.0006330.00120.00170.00020.000367-0.000133-0.0003-0.0008非線性誤差e=△max=°.°°'7=3.33%i y^ 0.051二、靈敏度靈敏度AS=0.009三、重復(fù)性

圖21正-2正-0.002-0.0010.001-0.001-0.0020-0.001-0.0010-0.0011正-3正-0.00200-0.002-0.0010-0.001-0.001-0.003-0.0022正-3正00.001-0.001-0.0010.001000-0.003-0.001重復(fù)-遲滯曲線0.060.050.040.030.020.010fi系列1f-重復(fù)-遲滯曲線0.060.050.040.030.020.010fi系列1f-系列2一?一系列3f一系列4一?一系列5fi系列6max0.0030.051=5.9%四、遲滯1正-12正-23正-3-0.002-0.002-0.0031正-12正-23正-3-0.002-0.002-0.003-0.002-0.00100.001-0.002-0.002-0.002-0.001-0.001-0.0020-0.001-0.002 0-0.0010-0.0010-0.001-0.002-0.0010.0010-0.001max0.0030.051=5.9%七、實驗結(jié)論與感悟1、實驗結(jié)論線性方程為V=0.009X+0.0058max0.00170.051=3.33%e重復(fù)性RA_0.003草—0.051=5.9%靈敏度AS=0.009遲滯etmax0.003遲滯etmax0.0030.051=5.9