一、實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和效能。
二、基本原理：電阻絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值發生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關係式為： δr／r＝kε 式中：
δr／r為電阻絲電阻相對變化，k為應變靈敏係數,ε=δl/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝製成的應變敏感元件，通過它轉換被測部位受力狀態變化。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的受力狀態。
對單臂電橋輸出電壓 uo1= ekε/4。
三、需用器件與單元：主機箱(±4v、±15v、電壓表)、應變式感測器實驗模板、托盤、砝碼、4位數顯萬用表（自備）。
應變片單臂電橋效能實驗安裝、接線示意圖
實驗資料
4、根據表1計算系統靈敏度s＝δu/δw（δu輸出電壓變化量，δw重量變化量）和非線性誤差δ，
解：s=200/47=4.225
δ=δm/yfs ×100％=2/200×100％=1％
四、實驗報告資料處理
1．記錄實驗資料，並繪製出單臂電橋時感測器的特性曲線。
實驗誤差： 產生非線性誤差的原因：電阻變化率△r/r不可能完全成線性增加。
圖2 應變式感測器半橋接線圖
畫出實驗曲線，計算靈敏度s2＝u／w，非線性誤差δ。
2、由所得資料繪出半橋電橋的感測器特性曲線如下：
3、（1）計算系統靈敏度：
δv=（24-13）+（43-13）++（104-94）/9=（104-24）/9=8.89mv
δw=20gs=δv/δw=0.444mv/g
（2）計算非線性誤差：
δm =（13+24+33+43+53+64+74+84+94+104）/10=58.6mv
yfs=104mvf =δm / yfs×100%=56.3%
誤差分析：電橋原理上存在非線性誤差
二、基本原理：全橋測量電路中，將受力方向相同的兩應變片接入電橋對邊，相反的應變片接入電橋鄰邊。當應變片初始阻值：
r1＝r2＝r3＝r4，其變化值δr1＝δr2＝δr3＝δr4時，其橋路輸出電壓u03＝keε。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。
圖3—1 全橋效能實驗接線圖
1、 實驗資料
2、由所得資料繪出半橋電橋的感測器特性曲線如下
全橋感測器特性曲線
由圖可知，全橋的感測器特性曲線的線性特性良好，電橋輸出靈敏度很高。
3、（1）計算系統靈敏度：
δv=（30-16）+（60-46）++（152-136）/9=（152-30）/9=13.56mv
δw=20gs=δv/δw=0.68mv/g
（2）計算非線性誤差：
δm =（16+30+46+60+76+90+106+121+136+152）/10=83.3mv
yfs=152mvf =δm / yfs×100%=54.8%
圖3－2應變式感測器受拉時感測器圓周面展開圖
誤差分析：儀器本身存在系統誤差，讀數誤差。
測微頭組成和讀數如圖9—1
測微頭讀數圖
圖9—1測位頭組成與讀數
圖9—2差動變壓器效能實驗安裝、接線圖
畫出vop-p－x曲線
2.靈敏度s= -66.044mv/mm
當x=±1mm時當x=±3mm時
（1）x=1時，y=-66+252=186mv1）x=3mm時，y=-198+256=54mv
（2）x=-1時，y=66+252=318mv2）x=-3mm時y=198+256=450mv
分析產生非線性誤差的原因
答：由於差動變壓器製作上的不對稱以及鐵心位置等等因素，存在零點殘餘電動勢，使得感測器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來了誤差。
實驗十三電容式感測器的位移實驗
計算電容感測器的系統靈敏度s和非線性誤差δ
電容感測器位移與輸出電壓值
圖13 電容感測器位移實驗安裝、接線圖
靈敏度s=-0.0075v/mm 非線性誤差δ=9/570*100%=1.58%
實驗誤差：系統誤差，讀數誤差。
實驗十七磁電式轉速感測器測速實驗
圖17 磁電轉速感測器實驗安裝、接線示意圖
實驗結論：隨著電壓增加，電機轉速越來越高。
實驗誤差：系統誤差，讀數誤差。
實驗圖圖18 壓電感測器振動實驗安裝、接線示意圖
實驗圖象
結果波形圖
當振盪頻率大約為14hz時，產生共振。
誤差分析：系統誤差。
十九電渦流感測器位移實驗
一、實驗目的：了解電渦流感測器測量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：通過交變電流的線圈產生交變磁場，當金屬體處在交變磁場時，根據電磁感應原理，金屬體內產生電流，該電流在金屬體內自行閉合，並呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流的大小與金屬導體的電阻率、導磁率、厚度、線圈激磁電流頻率及線圈與金屬體表面的距離ｘ等引數有關。
電渦流的產生必然要消耗一部分磁場能量，從而改變激磁線線圈阻抗，渦流感測器就是基於這種渦流效應製成的。電渦流工作在非接觸狀態(線圈與金屬體表面不接觸)，當線圈與金屬體表面的距離ｘ以外的所有引數一定時可以進行位移測量。
三、需用器件與單元：主機箱、電渦流感測器實驗模板、電渦流感測器、測微頭、被測體(鐵圓片)。
圖19 電渦流感測器安裝、按線示意圖
實驗資料：
四、實驗報告
東北大學物理實驗報告
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東北大學軟體學院彙編實驗報告
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