金属箔式应变片的性能试验

金属箔式应变片的性能试验金属箔式应变片的性能试验 学校 汕头大学 专业 电子信息工程 年级 10 级 姓名 胡丹 一一 单臂电桥性能检测法单臂电桥性能检测法 一 一 实验目的实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应 单臂电桥工作原理与性能 并掌握应变片测量电路 二 二 基本原理基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时 其电阻值会发生变化 这就是电阻应变效应 且 为应变灵敏 为电阻丝电阻相对变化 为电阻丝长度相对变化 系数 金属箔式应变片是一种敏感器件 通过它可以转换被测部位的受力状态变化 而电桥 的作用就是完成电阻到电压的变化 其输出反映了相应的受力状态 单臂电桥输出电压 1 4 三 三 实验设备实验设备 主机箱 应变式传感器实验模板 托盘 砝码 4 15 电压表 四 四 实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据 重量 g 20406080100120140160180200 电压 mV 491419242934394449 重量和电压的关系曲线 1 计算单臂测量系统的灵敏度 S 的平均值为 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 10 4 9 重量变化量 20 灵敏度 0 245 2 计算非线性误差 这里以理论拟合直线 即以输出 0 为起点 满量程输出 此处为 49mV 的 100 作终点的直线 为基准直线 如上图所示 可以看出 49 200 当砝码总重 20g 时取得最大偏差 4 9 4 0 9 而 所以 49 100 0 9 49 100 1 84 五 五 思考题思考题 1 单臂电桥时 作为桥臂电阻应变片应选用 1 正 受拉 应变片 2 负 受 压 3 正 负应变片均可以 答 正 负应变片均可以 当采用负应变片时 得到的电压是负值 2 查阅传感器的相关资料 概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标 答 静态特性 线性度 迟滞 重复性 阈值 灵敏度 稳定性 噪声 漂移 动态特性 时间常数 阻尼系数 固有频率 二二 半桥性能检测法半桥性能检测法 一 一 实验目的实验目的 比较半桥与单臂电桥的不同性能 了解其特点 二 二 基本原理基本原理 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 非线性误差也 可以消除 当应变片阻值和应变量相同时 其桥路输出电压 2 2 三 三 实验设备实验设备 主机箱 应变式传感器实验模板 托盘 砝码 4 15 电压表 四 四 实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据 重量 g 20406080100120140160180200 电压 mV 112130405060708090100 重量和电压的关系曲线 1 计算单臂测量系统的灵敏度 S 的平均值为 11 10 9 10 10 10 10 10 10 10 10 10 重量变化量 20 灵敏度 0 5 2 计算非线性误差 这里以理论拟合直线 即以输出 0 为起点 满量程输出 此处为 100mV 的 100 作终点的直线 为基准直线 如上图所示 可以看 100 200 出 当砝码总重 20g 时取得最大偏差 11 10 1 而 所以 100 100 1 100 100 1 0 五 五 思考题思考题 1 半桥测量时两个不同受力状态的电阻应变片接入电桥时 应放在 1 对边 2 邻边 答 邻边 2 桥路 差动电桥 测量时存在非线性误差 是因为 1 电桥测量原理上存在非 线性 2 应变片应变效应是非线性的 3 调零值不是真正为零 答 调零值不是真正为零 三三 全桥性能检测法全桥性能检测法 一 一 实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点 二 二 基本原理基本原理 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 其变化值时 其桥 1 2 3 4 1 2 3 4 路输出电压 其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍 非线性误差和 3 1 1 温度误差均得到改善 三 三 实验设备实验设备 主机箱 应变式传感器实验模板 托盘 砝码 4 15 电压表 四 四 实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据 重量 g 20406080100120140160180200 电压 mV 2040597999119138158178197 重量和电压的关系曲线 1 计算单臂测量系统的灵敏度 S 的平均值为 20 20 19 20 20 20 19 20 20 19 10 19 7 重量变化量 20 灵敏度 0 985 2 计算非线性误差 这里以理论拟合直线 即以输出 0 为起点 满量程输出 此处为 197mV 的 100 作终点的直线 为基准直线 如上图所示 分析数 197 200 据和可以得到 当砝码总重 120g 时取得最大偏差 119 118 2 0 8 而 所以 197 100 0 8 197 100 0 41 五 五 思考题思考题 1 测量中 当两组对边 为对边 电阻值相同时 即 而 1 3 2 4 时 是否可以组成全桥 1 可以 2 不可以 1 2 答 不可以 四四 直流全桥的应用直流全桥的应用 电子秤实验电子秤实验 一 一 实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点 二 二 实验设备实验设备 主机箱 应变式传感器实验模板 托盘 砝码 4 15 电压表 三 三 实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据 重量 g 20406080100120140160180200 电压 mV 20406080100120140160180200 重量和电压的关系曲线 1 计算单臂测量系统的灵敏度 S 的平均值为 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 10 20 重量变化量 20 灵敏度 1 2 计算非线性误差 这里以理论拟合直线 即以输出 0 为起点 满量程输出 此处为 200mV 的 100 作终点的直线 为基准直线 如上图所示 分析数据和可 以得到 最大偏差 0 所以 100 0 100 0 因为 所以只要把电压表的量纲改为 g 该电路就可以 1 0 作为一个电子秤来称重了 五五 金属箔式应变片的温度影响实验金属箔式应变片的温度影响实验 一 一 实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点 二 二 基本原理基本原理 电阻应变片的温度影响 主要来自两个方面 敏感栅丝的温度系数 应变栅的线膨胀 系数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变 因此 被测体受力状态不变而 温度变化时 输出会有变化 三 三 实验设备与器件实验设备与器件 主机箱 应变式传感器实验模板 含加热器 托盘 砝码 四 四 实验数据处理实验数据处理 因为 所以 0 204 1 0 200 1 1 100 0 204 0 200 0 200 100 2 五 五 思考题思考题 查阅传感器的相关资料 阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法 答 金属箔式应变片的温度影响可以通过以下几种方法消除 温度自补偿法 电 桥线路补偿法 辅助测量补偿法 热敏电阻补偿法 计算机补偿法等 而最常用的是 温度自补偿法和电桥线路补偿法 温度补偿法 利用温度补偿片进行补偿 温度补偿片是一种特制的 具有温度补 偿作用的应变片 将其粘贴在被测件上 当温度变化时 与产生的附加应变片相互抵 消 电桥线路补偿法 电桥补偿是最常用的 效果最好的补偿方法 应变片通常作为 平衡电桥的一个臂来测量应变 在被测试件感受