应变式传感器特性实验

成绩成绩仪器与电子学院实验报告（操作性实验）班级： 学号： 学生姓名：实验题目：应变式传感器静态特性实验一、 实验目的1、 本实验说明应变式传感器的特性和工作原理。2、 了解一般测试系统的组成及其主要元器件的作用，初步掌握它们的调整方法，会组建测试系统。3、 掌握应变式传感器特性的测试方法。二、 实验仪器及器件直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、（或双孔悬臂梁）、电压表三、 实验内容及原理1、 静态特性：当被测量不随时间变化（定值）或变化缓慢时，输出量与输入量之间的关系，可以用代数方程表示。2、 应变式传感器应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。在测试时，将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。四、实验步骤调零开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“+、一”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。如需使用毫伏表，则将毫伏表输入端对地短路，调整“调零”电位器，使指针居“零”位。拔掉短路线，指针有偏转是有源指针式电压表输入端悬空时的正常情况。调零后关闭仪器电源。按设计的1/2桥或全桥电路用实验线连接成测试桥路。给出1/4桥电路图（图1），同学根据1/4桥电路图自行设计1/2桥或全桥电路进行实验。图1中Rl、R2、R3、和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V。测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状。*—k图1 1/4桥电路图确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。调整电桥WD电位器，使测试系统输出为零。旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下移动各5mm，测微头每移动0.5mm记录一个差动放大器输出电压值，并列表。（或在双孔悬臂梁称重平台上依次放上砝码，进行上述实验）。表1V-X数据表模板位移（mm）输出电压（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次反行程根据表中所测数据计算灵敏度S，S=AX/AV，并在坐标纸上做出V-X关系线性、重复性、灵敏度、迟滞曲线，分析悬臂梁式应变传感器的静态特性。写出实验报告。第2页共6页五、实验测试数据表格记录表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输出电压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、实验数据分析及处理输出电压-位移0.060.050.040.030.020.010输出电压-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、线性方程线性图像图由exel计算非线性误差得位移mm0.511.522.533.544.55误差-0.000967-0.000467-0.0006330.00120.00170.00020.000367-0.000133-0.0003-0.0008非线性误差e=△max=°.°°'7=3.33%i y^ 0.051二、灵敏度灵敏度AS=0.009三、重复性

图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重复-迟滞曲线0.060.050.040.030.020.010fi系列1f-重复-迟滞曲线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、迟滞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、实验结论与感悟1、实验结论线性方程为V=0.009X+0.0058max0.00170.051=3.33%e重复性RA_0.003草—0.051=5.9%灵敏度AS=0.009迟滞etmax0.003迟滞etmax0.0030.051=5.9