实验二电桥测试(1)电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用
。2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥,差动放大器板、直流稳压电源、数字电压
、位移台架。三、实验原理及电路1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁,四个电阻应变片贴在梁的根部,可组成单臂、(双臂)半桥与全桥电路,最大测量范围为±3mm。1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图图1-1电阻应变式传感器2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,这就是电阻应变效应,其关系为:ΔR/R=KΔL/L=Kε,ΔR为电阻丝变化值,K为应变灵敏系数,ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/L。通过施加外力引起应变片变形,测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。对于金属应变片,Ks主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在0.3左右,对于大多数金属Ks取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。3.电桥的工作原理和特性(1)电桥的工作原理图2是一个直流电桥.A、C端接直流电源,称供桥端,Uo称供桥电压;B、D端接测量仪器,称输出端UBD=UBC+UCD=UO[R3/(R3+R4)-R2/(R1+R2)]1)由式(1)可知,当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态.为保证测量的准确性,在实测之前应使电桥平衡(称为预调平衡).(2)电桥的加减特性电桥的四个桥臂都由应变片组成,则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时,阻值增加;电阻压缩时,阻值减小),电桥也将有电压输出.当供桥电压一定而且△Ri<
报告1、根据表1-1中的实验数据,画出输入/输出特性曲线,并且计算灵敏度和非线性误差。2、传感器的输入电压能否从+5V提高到+10V?输入电压的大小取决于什么?3、
电桥测量电阻式传感器特性时存在非线性误差的原因。(2)电阻式传感器的全桥性能实验一、实验目的掌握全桥电路的工作原理和性能。二、实验所用单元同上。三、实验原理及电路将四个应变片电阻分别接入电桥的四个桥臂,两相邻的应变片电阻的受力方向不同,组成全桥形式的测量电路,转换电路的输出灵敏度进一步提高,非线性得到改善。实验电路图见图3-1,全桥的输出电压U=EKε四、实验步骤1、按实验一的实验步骤1至3进行操作。2、按图3-1接线,将四个应变片接入电桥中,注意相邻桥臂的应变片电阻受力方向必须相反。图3-1电阻式传感器全桥实验电路3、调节平衡电位器RP,使数字电压表指示接近零,然后旋动测微器使表头指示为零,此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器,每次0.4mm,上下各2mm,将位移量X和对应的输出电压值UO记入下表中。表3-1X(mm)-0.4-0.8-1.2-1.6-20.40.81.21.62UO(mV)五、实验报告1、根据表3-1,画出输入/输出特性曲线,并且计算灵敏度和非线性误差。2、全桥测量时,四个应变片电阻是否必须全部一样?