實驗報告
班級 姓名: 謝春龍
學號: 0566
2023年12月3日
一、 實驗目的
了解金屬箔式應變片的應變效應，掌握單臂電橋工作原理和效能。
二、 實驗原理
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r/r=kε；
式中δr/r為電阻絲的電阻相對變化值，k為應變靈敏係數，ε=δl/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片是通過光刻、腐蝕等工藝製成的應變敏感元件，用它來轉換被測部位的受力大小及狀態，通過電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，對單臂電橋而言，電橋輸出電壓，u01=ekε/4。（e為供橋電壓）。
三、 需用器件與單元：
應變式感測器實驗模板、應變式感測器、砝碼（每只約 20g）、數顯表、±15v電源數、±5v電源、數字萬用表。
四、實驗步驟：
1、根據圖1-1，應變式感測器已裝於應變感測器模板上。感測器中各應變片已接入模板左上方的r1、r2、r3、r4標誌端。加熱絲也接於模板上，可用萬用表進行測量判別，r1=r2=r3=r4=350ω，加熱絲阻值約為50ω左右。
圖1-1 應變片感測器安裝示意圖
2、實驗模板差動放大器調零，方法為：
（1）接入模板電源±15v，檢查無誤後，合上主控台電源開關，將實驗模板增益調節電位器rw3順時針調節到大致中間位置；（2）將差放的正、負輸入端與地短接，vo1輸出端與數顯電壓表輸入端vi相連，調節實驗模板上調零電位器rw4，使數顯表顯示為零(數顯表的切換開關打到2v檔)，完畢後關閉主控台電源。
3、參考圖1-2接入感測器，將應變式感測器的其中乙個應變片r1接入電橋作為乙個橋臂，它與r5、r6、r7接成直流電橋(r5、r6、r7在模組內已連線好)，檢查接線無誤後，合上主控台電源開關，用數字萬用表測量主控台到應變式感測器模組上的±5v、±15v電壓值是否穩定？若電壓波動值大於10mv，應反覆拔插相應的電源連線線，直至電壓穩定，不再波動為止，然後粗調節rw1，再細調rw4使數顯表顯示為零。
4、在感測器托盤上放置1只砝碼，讀取數顯表顯示值，依次增加砝碼並讀取相應的數顯表數值，記下實驗結果填入表1-1。
圖1-2 應變片感測器單臂電橋實驗圖
5、根據表1-1計算系統靈敏度s：s=δv/δw（δv為輸出電壓平均變化量，δw為重量變化量）；計算非線性誤差：δf =δm / yfs×100%，其中δm為輸出電壓值（多次測量為平均值）與擬合直線最大電壓偏差量，yfs為滿量程時電壓輸出平均值，這裡yfs取200g時對應的輸出電壓值。
五、實驗結果分析與處理：
1、記錄數顯表數值如下：
表1-1：單臂測量時，輸出電壓與負載重量的關係：
2、由所得資料繪出單臂電橋的感測器特性曲線如下：
圖1-3 單臂電橋感測器特性曲線
由圖可知，感測器特性曲線呈非線性，因為電阻變化率δr/r不完全是線性的。
3、（1）計算系統靈敏度：
δv=（17-9）+（25-17）++（85-75）/9=（85-9）/9=8.44mv
δw=20g
s=δv/δw=0.422mv/g
（2）計算非線性誤差：
δm =（9+17+25+34+42+50+58+66+75+85）/10=46.1mv
yfs=85mv
δf =δm / yfs×100%=54.2%
單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片可選用正（受拉）應變片或者負（受拉）應變片，因為正負對單臂電橋的感測器特性無影響。
6、實驗心得小結
使我了解了金屬箔式應變片的應變效應且掌握了單臂電橋工作原理和效能。
《感測器與檢測技術》串講
目錄 感測器與檢測技術 串講資料 1 第一篇分章指導 1 第一章概述 1 第二章位移檢測感測器 6 第三章速度 加速度感測器 17 第四章力 扭矩和壓力感測器 23 第五章視覺 觸覺感測器 35 第六章溫度感測器 35 第七章氣敏 濕度 水份感測器 39 第八章感測檢測系統的構成 41 第九章訊號分...
感測器與檢測技術總結
第一章概述 一 感測器的作用是 感測器是各種資訊的感知 採集 轉換 傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。二 感測器的定義 能夠感受規定的被測量並按照一定規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置。三 感測器的組成 被測量量 敏感元件 轉換元件 基本轉換電路 電量輸出 四 感測器的分類 按被測量物件...
感測器與檢測技術試題
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