单臂半桥全桥传感器实验报告

10试验一金属箔式应变片――单臂电桥性能试验一、试验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。电阻丝在外力作用下发生气械变形时，其电阻值发生变化，ΔR／R＝Kε，式中ΔR图1-1 应变式传感器安装示意图o1R为电阻丝电阻相对变化K为应变灵敏系数l/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U =图1-1 应变式传感器安装示意图o1应变式传感器试验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表〔自备。四、试验步骤：1．依据图〔1-1〕应变式传感器〔电子秤〕已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进展测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω50Ω左右。2．15V〔从主控台引入，检查无误后，合上主控台电源开关，RW3顺时针调整大致到中间位置，再进展差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表Vi相连，调整试验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零〔数2V档〔留意：当Rw4的位置一旦确定，就不能转变。始终到做完试验三为止。将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1〔R1〕接入电桥R5RR7接成直流电桥R5R6R7模块内已接好，接RW4〔从主控台引入4地与±151-2RW1，使数显表显示为零。1-2应变式传感器单臂电桥试验接线图在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数5001-1单臂电桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mv)4813182227323741461-1S＝ΔU/ΔW〔ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量〕和非线性误差δf1=Δm/yF·S×100％式中Δm为输出值〔屡次测量时为平均值〕与拟合直线的最大偏差：F·S200g〔500>>t=[20406080100120140160180200];>>r=[481318222732374146];>>aa=polyfit(t,r,1);>>a=aa(1),b=aa(2),a=0.2352b=-1.0667>>symsT,R=a*T+bR=194/825*T-300239975158037/281474976710656>>y=polyval(aa,t);>>plot(t,r,”r*”),>>holdon,plot(t,y,”b-”),holdoff>>legend(”数据点〔ri,Ri〕”,”拟合直线R=a*T+b”),>>xlabel(”x”),ylabel(”y”),>>title(”数据点〔ri,Ri〕和拟合直线R=T*a+b的图形”)灵敏度计算ysx

yx表示输入变化量U在此题中sW

UW表示重量变化量。W20g，U 4mv,U 5mv,U 5mv,U 4mv,U 5mv,U 5mv,U 5mv,U 4mv,U 5mv1 2 3 4 5 6 7 8 9s 0.2mv/g,s1

0.25mv/g,s3

0.25mv/g,s4

0.2mv/g,s5

0.25mv/g,s 0.25mv/g,s6

0.25mv/g,s8

0.2mv/g,s9

0.25mv/gs=0.2333mv/g非线性度的计算>>x=[20406080100120140160180200];>>y=[481318222732374146];>>a=(20+40+60+80+100+120+140+160+180+200)/10a=110>>b=(4+8+13+18+22+27+32+37+41+46)/10b=24.8000>>w=((4)^2+(8)^2+(13)^2+(18)^2+(22)^2+(27)^2+(32)^2+(37)^2+(41)^2+(46)^2)/10w=797.6000>>v=(20^2+40^2+60^2+80^2+100^2+120^2+140^2+160^2+180^2+200^2)/10v=15400>>t=(20*6+40*11-60*14+80*20+100*24+120*30+140*36+160*43+180*49+200*56)/10t=3926>>%非线性度Y>>Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2))Y=1.5435拟合度计算>>[p,S]=polyfit(x,y,1)p=0.2352 -1.0667S=R:[2x2double]df:8normr:0.9079>>[p,S,mu]=polyfit(x,y,1)p=14.2391 24.8000S=R:[2x2double]df:8normr:0.9079mu=110.000060.5530>>SSy=255.8900>>RSS=2.1855>>i=(SSy-RSS)/SSyi=0.9915求得拟合度五、思考题：〔1〕正〔受拉〕应变片〔负〔受压〕应变片〔3〕正、负应变片均可以。试验二金属箔式应变片――半桥性能试验一、试验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、根本原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出U02＝EKε／2。三、需用器件与单元：同试验一。

2-1应变式传感器半桥试验接线图传感器安装同试验一。做试验〔一〕的步骤2，试验模板差动放大器调零。2-1接线。R1、R2为试验模板左上方的应变片，留意R2应和R1受力状态相反，马上传感器中两片受力相反〔一片受拉、一片受压〕的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4VRW1进展桥路调零，试验步骤3、44、5的步骤，将试验数据记入表2-1，计算灵敏S2＝U／Wδf2R2R1为一样受力状态应变片，应更换另一个应变片。2-1半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压〔mv)-9-18-27-36-46-55-64-73-83-92结合MATLAB相关学问代码和作图>>t=[20406080100120140160180200];>>r=[-9-18-27-36-46-55-64-73-83-92];>>aa=polyfit(t,r,1);>>a=aa(1),b=aa(2),a=-0.4621b=0.5333>>symsT,R=a*T+bR=-61/132*T+1202359900632211/2251799813685248>>y=polyval(aa,t);>>plot(t,r,”r*”),>>holdon,plot(t,y,”b-”),holdoff>> legend(”数据点〔ri,Ri〕”,”R=a*T+b”),>> xlabel(”x”),ylabel(”y”),>>title(”数据点〔ri,Ri〕和拟合直线R=T*a+b的图形”)试验二与试验一得灵敏度、拟合度、非线性度的计算方法一样可以求得五、思考题：1．半桥测量时两片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。2．桥路〔差动电桥〕测量时存在非线性误差，是由于〔1〕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。试验三金属箔式应变片――全桥性能试验一、试验目的：了解全桥测量电路的优点。二、根本原理：全桥测量电路中，将受力性质一样的两应变片接入电桥对R＝R2＝3＝4R1＝R2＝ΔR3＝ΔR4U03＝KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一三、需用器件和单元：同试验一四、试验步骤：传感器安装同试验一。3-1；进展灵敏度和非线性误差计算。图3-1全桥性能试验接线图3-1全桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mv)-18.7-38.1-57.5-76.6-95.8-114.5-134.1-153.2-173.5-190.9MATLAB中进展一元线性拟合，代码及图形如下：x=[20406080100120140160180200];>>y=[-18.7-38.1-57.5-76.6-95.8-114.5-134.1-153.2-173.5-190.9];>>p=polyfit(x,y,1);>>Y=polyval(p,x);plot(x,y,”*”,x,Y),xlabel(”重量(g)”),ylabel(”电压(mv)”)>>对此组数据进展灵敏度的计算ysx

yx表示输入变化量U在此题中sW

=[(190.9-18.7)/9]/20=0.957mv/g非线性度的计算>>x=[20406080100120140160180200];>>y=[-18.7-38.1-57.5-76.6-95.8-114.5-134.1-153.2-173.5-190.9];>>a=(20+40+60+80+100+120+140+160+180+200)/10a=110>>b=(18.7+38.1+57.5+76.6+95.8+114.5+134.1+153.2+173.5+190.9)/10b=105.2900>>w=((-18.7)^2+(-38.1)^2+(-57.5)^2+(-76.6)^2+(-95.8)^2+(-114.5)^2+(-134.1)^2+(-153.2)^2+(-173.5)^2+(-190.9)^2)/10w=1.4126e+004>>v=(20^2+40^2+60^2+80^2+100^2+120^2+140^2+160^2+180^2+200^2)/10v=15400>>t=(20*18.7+40*38.1+60*57.5+80*76.6+100*95.8+120*114.5+140*134.1+160*153.2+180*173.5+200*190.9)/10t=1.4749e+004>>%非线性度Y>>Y=(t-a*b)/sqrt((v-a^2)*(w-b^2))Y=1非线性度参数γ总是在0和1之间。越接近于1，数据的线形越好。此题目中，γ已经很接近于1，这说明各数据点很好地在一条直线上。非线性度参数γ总是在0和1之间。越接近于1，数据的线形越好。此题目中，γ已经很接近于1，这说明各数据点很好地在一条直线上。试验四直流全桥的应用――电子秤试验一、试验目的：了解应变直流全桥的应用及电路的标定。二、根本原理：电子秤试验原理为试验三，全桥测量原理，通过对电路调整〔g〕即成为一台原始电子秤。三、需用器件与单元：应变式传感器试验模板、应变式传感器、砝码。四、试验步骤：2的步骤，将差动放大器调零，按图3-1全桥接线，合上主控台10RW3〔增益即满量程调节〕0.200V(2V档测量)或－0.200V。

0.000V。重复2、3步骤的标定过程，始终到准确为止，把电压量纲Vg，就可以称重。成为一台原始的电子秤。4-1。4-1全桥测量时，输出电压与加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mv)-19.7-40.0-60.0-79.9--99.9120.1140.1160.1180.0199.9在MATLAB 中进展一元线性拟合，代码及图形如下：x=[20406080100120140160180200];>>y=[-19.7-40.0-60.0-79.9-99.9-120.1-140.1-160.1-180.0-199.9];>>p=polyfit(x,y,1);>>Y=polyval(p,x);plot(x,y,”*”,x,Y),xlabel(”重量(g)”),ylabel(”电压(mv)”)依据上表，计算误差与非线性误差。平均确定误差>>s=(abs(19.7-20)+abs(40.0-40)+abs(60.0-60)+abs(79.9-80)+abs(99.9-100)+abs(120.1-120)+abs(140.1-140)+abs(160.1-160)+abs(180.0-180)+abs(199.9-200))/10s=0.0900平均相对误差d=s/20*100d=0.45000.45%非线性误差计算>>S=abs(19.7-20)/200S=0.0015非线性误差为0.15%试验五电容式传感器的位移试验一、试验目的：了解电容式传感器构造及其特点。C＝εA／d和其它构造的关系式通过相应的构造ε、A、d中三个参数中，保持二个参数不变，而只转变其中一个参数，则可以有测谷物枯燥度〔ε变〕测微小位移〔变d〕和测量液位〔A〕等多种电容传感器。检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。5-1CX1CX2时，留意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正、负输出。不然得123号引线。5-1传感器位移试验接线图将电容传感器试验模板的输出端Vo1与数显表单元Vi相接〔插入主控箱Vi孔Rw调整到中间位置。±15V0.2mmX5-1。X(mm)V(mv)5-1X(mm)V(mv)5-1S。MATLAB中进展一元线性拟合，代码及图形如下：x=[0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8];>>y=[-1480-1468-1453-1433-1418-1399-1381-1367-1352-1334];>>p=polyfit(x,y,1);>>Y=polyval(p,x);plot(x,y,”*”,x,Y),xlabel(”位移(mm)”),ylabel(”输出电压(mv)”)>>对此组数据进展灵敏度的计算ysx

yx表示输入变化量U在此题中sX

UX表示位移变化量。X0.2mmU 12mv,U1 2U 15mv,U8

15mv,U318mv

20mv,U4

15mv,U5

9mv,U6

18mv,U7

14mv,s 60mv/mm,s1

75mv/mm,s3

100mv/mm,s4

75mv/