1、應(yīng)變傳感器和單臂橋、半橋、全橋性能實(shí)驗(yàn)與校準(zhǔn)3113001561 范榮光 130601【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)。2、學(xué)習(xí)單臂橋、半橋、全橋工作原理和性能。3、學(xué)習(xí)放大電路連接與系統(tǒng)校準(zhǔn)?！緦?shí)驗(yàn)原理】電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述 電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：AR 叱K&（ 9_1）R式中AR.R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)， =W 為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位 受力狀態(tài)變化、電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受 力狀態(tài)。對(duì)單臂

2、電橋輸出電壓：U 1= EK /4 o半橋，不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電：氣2 EK/2o全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄?dāng)應(yīng)變片初始阻值： = R2 = R3 = R4，其變化值 %= R2=A %= R4時(shí)，其橋路輸出電壓為Uo3 = EK。其輸 出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。【儀器介紹】一、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成CSY-2000型傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由主機(jī)箱、傳感器、實(shí)驗(yàn)電路（實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹?、轉(zhuǎn)動(dòng) 源、振動(dòng)源、溫度源、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實(shí)驗(yàn)桌等組成。主機(jī)箱

3、：提供高穩(wěn)定的士 15V、士 5V、+5V、士 2V士 10V（步進(jìn)可調(diào)）、+2V+24V （連 續(xù)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源，音頻信號(hào)源（音頻振蕩器）1KHz10KHz （連續(xù)可調(diào)），低頻信號(hào) 源（低頻振蕩器）1Hz30Hz （連續(xù)可調(diào)），傳感器信號(hào)調(diào)理電路，智能調(diào)節(jié)儀，計(jì)算機(jī)通信接 口，主機(jī)箱上裝有電壓、氣壓等相關(guān)數(shù)顯表。其中，直流穩(wěn)壓電源、音頻振蕩器、低頻振蕩 器都具有過(guò)載保護(hù)功能，在排除接線錯(cuò)誤后重新開(kāi)機(jī)恢復(fù)正常工作。主機(jī)箱右側(cè)面裝有供電 電源插板及漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。調(diào)理電路（實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹夯拘陀须姌蚣罢{(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)、差動(dòng)放大器、電壓放大器、電荷 放大器、電容變換器、電渦流變換器、光電變換器、溫度變換

4、器、移相器、相敏檢波器、低 通濾波器。增強(qiáng)型增加相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉６?、使用方?、開(kāi)機(jī)前將電壓表顯示選擇旋鈕打到2V檔;電流表顯示選擇旋鈕打到200mA檔;步進(jìn)可 調(diào)直流穩(wěn)壓電源旋鈕打到上2V檔;其余旋鈕都打到中間位置。2、將AC220V電源線插頭插入市電插座中，合上電源開(kāi)關(guān)，數(shù)顯表顯示000，表示實(shí)驗(yàn) 臺(tái)已接通電源。3、做每個(gè)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先閱讀實(shí)驗(yàn)指南，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均應(yīng)在斷開(kāi)電源的狀態(tài)下按實(shí)驗(yàn)線路接 好連接線（實(shí)驗(yàn)中用到可調(diào)直流電源時(shí)，應(yīng)在該電源調(diào)到實(shí)驗(yàn)值后再接到實(shí)驗(yàn)線路中），檢 查無(wú)誤后方可接通電源。4、合上調(diào)節(jié)儀（器）電源開(kāi)關(guān)，設(shè)置調(diào)節(jié)儀（器）參數(shù)調(diào)節(jié)儀（器）的PV窗顯示測(cè) 量值；SV窗顯示設(shè)

5、定值。三、儀器維護(hù)及故障排除1、維護(hù)：（1）防止硬物撞擊、劃傷實(shí)驗(yàn)臺(tái)面；防止傳感器跌落地面。（2）實(shí)驗(yàn)完畢要將傳感器、配件及連線全部整理放置好。2、故障排除（1）開(kāi)機(jī)后數(shù)顯表都無(wú)顯示，應(yīng)查AC220V電源有否接通；主機(jī)箱側(cè)面AC220V插座中的保 險(xiǎn)絲是否燒斷。如都正常，則更換主機(jī)箱中主機(jī)電源。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)源不工作，則手動(dòng)輸入+12V電壓，如不工作，更換轉(zhuǎn)動(dòng)源；如工作正常，應(yīng)查調(diào) 節(jié)儀設(shè)置是否準(zhǔn)確；控制輸出Vo有無(wú)電壓，如無(wú)電壓，更換主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速控制板。（3）振動(dòng)源不工作，檢查主機(jī)箱面板上的低頻振蕩器有無(wú)輸出，如無(wú)輸出，更換信號(hào)板； 如有輸出，更換振動(dòng)源的振蕩線圈。（4）溫度源不工作，檢查溫度

6、源電源開(kāi)關(guān)有否打開(kāi)；溫度源的保險(xiǎn)絲是否燒斷；調(diào)節(jié)儀設(shè) 置是否準(zhǔn)確。如都正常，則更換溫度源。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求】1、單臂電橋?qū)嶒?yàn)（1）根據(jù)圖9-1應(yīng)變式傳感器（電子秤）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中各應(yīng)變片已 接入模板的左上方的rr2、r3、r4。加熱絲也接于模板上，可用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量判別，R1 = R2 = R3 = R4=350Q，加熱絲阻值為50Q左右。應(yīng)變片托盤(pán)圖9-1應(yīng)變式傳感器安裝示意圖（2）接入模板電源15V （從主控臺(tái)引入），檢查無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)?板調(diào)節(jié)增益電位器Rs順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放W3的正負(fù)輸入端與地短接，輸出端與

7、主控臺(tái)面板上數(shù)顯表輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào) 零電位器RW4,使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開(kāi)關(guān)打到2V檔）。關(guān)閉主控箱電源（注意: 當(dāng)Rw3、Rw4的位置一旦確定，就不能改變）。（3）將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)電阻應(yīng)變片R（即模板左上方的）接入電橋作為一個(gè)橋 臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7模塊內(nèi)已接好），接好電橋調(diào)零電位器RW1，接 上橋路電源4V （從主控臺(tái)引入）如圖9-2所示。檢查接線無(wú)誤后，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)。 調(diào)節(jié)RW1，使數(shù)顯表顯示為零。o 0加熱器接主控箱接數(shù)顯表電源輸出 V1地II LU-15v -L +15vfR4OIO R30 wa o e-2Oso

8、 R1o o圖9-2應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖（4）在電子稱(chēng)上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g （或500 g）砝碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表9-1,關(guān)閉電源。表9-1單臂電橋的輸出電壓與加負(fù)載重量值的關(guān)系質(zhì)量（g）電壓（mv）（5）根據(jù)表9-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S=A U/A W （ U輸出電壓變化量， W重量變化量）和非 線性誤差0 f1=A m/yFs X100%式中 m為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最 大偏差：yF.S滿量程輸出平均值，此處為200g （或500g）。2、半橋?qū)嶒?yàn)根據(jù)圖9-3接線。RR2為實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降膽?yīng)變片，注意

9、R2應(yīng)和受力狀態(tài)相反， 即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接入 橋路電源土4V，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器RW1進(jìn)行橋路調(diào)零，按步驟1的（4）、（5）的步驟實(shí)驗(yàn)， 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表9-2,計(jì)算靈敏度S2 = U/W，非線性誤差0 f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)數(shù)值顯示說(shuō)明 R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。00加熱器接主控箱接數(shù)顯表：電源輸出 V1地 ：R2oloR11R12-15v 工 +15vI H H J-E Rm +ER13 卜R14應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０錜W4圖9-3應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒?yàn)接線圖表9-2半橋的輸出電壓與加負(fù)載重量值的關(guān)系質(zhì)量（g）電壓（

10、mv）3、全橋?qū)嶒?yàn)根據(jù)圖9-4接線。按步驟1的（4）、（5）的步驟實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表9-3，進(jìn)行靈 敏度和非線性誤差計(jì)算。O O加熱器接主控箱_電源輸出R4GR9Rn R13IC1+4v-(J-4vY Rz R1 A |-=A|-R3RS)|A 1 |“廣R4)i i=-0RW3RioVolRwiRW2R12+IC2Rw3接主控箱接數(shù)顯表電源輸出 V1地L!)+15vR16JCR18+/V02R14R15-ER17R19J HRW4應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０錜W4圖9-4全橋性能實(shí)驗(yàn)接線圖表9-3全橋的輸出電壓與加負(fù)載重量值的關(guān)系質(zhì)量(g)電壓(mv)【注意事項(xiàng)】1、在實(shí)驗(yàn)前務(wù)必詳細(xì)閱讀用戶(hù)手。2

11、、嚴(yán)禁用酒精、有機(jī)溶劑或其它具有腐蝕性溶液擦洗主機(jī)箱及面板。3、請(qǐng)勿將主機(jī)箱的電源、信號(hào)源輸出端與地(土)短接，因短接時(shí)間長(zhǎng)易造成電路故障。4、請(qǐng)勿將主機(jī)箱的士電源引入實(shí)驗(yàn)電路時(shí)接錯(cuò)。5、在更換接線時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)電源，只有在確保接線無(wú)誤后方可接通電源。6、實(shí)驗(yàn)完畢后，請(qǐng)將傳感器及附件放回原處。7、如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)期未通電使用，在實(shí)驗(yàn)前先通電十分鐘預(yù)熱，再檢查按一次漏電保護(hù)按鈕 是否有效。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下:至札1他拘）電擊面V）Q20m 12,7FU.S野1-(ihJ10可釣魚(yú)80/如寥隕婦陶| 2“ _i - 一I_ 幻十.2|整居|由|螂何）盛JL-2件 2.8糜氐*1氏7 I玷|們鞫做、 陳8發(fā).飾睹象.國(guó)boB占虬也J7.