应变片单臂半桥全桥特性比较试验

1/6防灾科技学院防灾仪器系综合性、设计性实验报告专业：测控技术与仪器班级：1350322姓名：张晓康学号：135032228实验项目名称：应变片单臂、半桥、全桥特性比较试验实验项目类型：综合性□设计性□实验课程名称：传感器与检测技术课程代码：2010028实验室名称：北校405指导教师：姚振静实验完成时间：2015年月日/2015～2016学年第1学期2/6实验成绩给定说明1．综合性实验：实验成绩总分以100分计，其中实验准备占10％，实验操作占40％，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。2．设计性实验：实验成绩总分以100分计，其中实验设计（方案制订）占20%，实验准备占10％，实验操作占20%，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。3．实验报告评分参考标准：1．实验准备充分（10分）2．实验操作（或过程）完整，对步骤及实验中间产生的实验现象有详细描述（20分，综合性实验此项40分）。3．实验结论有原始数据或图表、程序等，且结论准确（30分）4．实验设计方案或流程等合理，方案制订详细清晰（20分，综合性无此项）5．实验报告内容完整，无空白，能独立完成报告、书写工整、认真（10分）。6、考勤及其它（10分）3/6一、实验内容（简述）：通过实验了解电阻应变变片的工作原理与应用并掌握应变片的测量电路。了解应变片的半桥工作特点和性能了解应变片的全桥工作特点和性能。经过比较单臂、半桥和全桥输出的灵敏度和非线性度，得到相应的结论。二、实验目的与要求：实验目的：1、了解电阻应变变片的工作原理与应用并掌握应变片的测量电路。2、了解应变片的半桥工作特点和性能3、了解应变片的全桥工作特点和性能4、比较单臂、半桥和全桥输出的灵敏度和非线性度，得到相应的结论。了解金属箔式应变片的应变效应工作原理和性能,比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。三、验仪器及设备、耗材：应变片，测微头；电压表，直流稳压电源；箔式应变片，调理电路中的电桥，差动放大器，万用表设计原理、设计方案及流程等：、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uo=EKε/4。半桥测量电路中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo＝EKε／2。全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。其桥路输出电压Uo＝KEε。4/6五、实验操作（过程）描述（包括主要步骤、成果分析、代码分析、实验分析等）(1)按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。(2)使用一片应变片，组建单臂电桥。按图接线，图中Rx=R4为工作片，r及Wl为电桥平衡网络。完成接线与调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流电源打到±4V档，选择适当的放大增益，然后调节W1，使F/V显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。记下此时的测微头的初始刻度。（Rx接↑的应变片）(3)旋动测微头的调节旋钮，记下梁自由端的位移和F/V表的示值。(4)使用两片应变片，组建差动半桥，保持放大器增益不变，重复步骤（3）过程，记下所测得数据。(5)使用四片应变片，组建差动全桥，保持放大器增益不变，重复步骤（3）过程，再次记下所测得数据。六、（包括实验数据、图表、程序）：实验数据如下：单臂电桥实验数据位移（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.5电压（mV）.0-0.013-0.023-0.033-0.043-0.053-0.063-0.074-0.085-0.096位移（mm）5.05.56.06.57.07.58.0-0.5-1.0-1.5电压（mV）-0.107-0.118-0.131-0.143-0.153-0.165-0.170.0090.0170.024位移（mm）-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5电压（mV）0.0330.0410.0480.0560.0620.0700.0770.0830.0900.097位移（mm）-7.0-7.5-8.0电压（mV）0.1030.1100.116-8-6-4-202468位移（mm）电压（mV）位移（mm）电压（mV）位移（mm）电压（mV）位移（mm）电压（mV）半桥实验数据位移（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.5电压（mV）00.0200.0380.0570.0760.0960.1140.1340.1530.1735/6位移（mm）5.05.56.06.57.07.58.0-0.5-1.0-1.5电压（mV）0.1930.2120.2330.2530.2740.2940.315-0.016-0.034-0.051位移（mm）-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5电压（mV）0.071-0.088-0.106-0.126-0.144-.162-0.180-0.198-0.217-0.235位移（mm）-7.0-7.5-8.0电压（mV）-0.254-0.272-0.289全桥实验数据位移（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.5电压（mV）0-0.04-0.079-0.119-0.156-0.196-0.236-0.276-0.317-0.358位移（mm）5.05.56.06.57.07.58.0-0.5-1.0-1.5电压（mV）-0.400-0.443-0.484-0.525-0.567-0.611-0.6550.410.790.117位移（mm）-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5电压（mV）0.1560.1940.2310.2690.3060.3440.3820.4190.4570.495位移（mm）-7.0-7.5-8.0电压（mV）0.5330.5710.609七、实验总结（或实验体会）：经过此次的实验，让我们了解不同电桥的特性和实现方法，以及了解单臂电桥特性、差动半桥特性和差动全桥特性和他们各自的工作原理和工作情况。得知单臂电桥的灵敏度最低，差动半桥的灵敏度比单臂电桥的和差动全桥的灵敏度高；这次实验为以后的应用打下理论和实践基础。八、实验参考资料：《传感器与检测技术实验指导书》《传感器与检测技术》九、实验评语与成绩：6/6综合性实验项目成绩实验操作（35）合计设计性实验项目成绩设计方案（20）合计实验结果（25）实验准备（10）期中考试（20）实验操作（20）实验报告（10）实验结果（30）考勤等（10）实验报告（10）考勤等（10）指导教师签名：年月日