傳感器檢測實驗臺
金屬箔式應變片——單臂電橋性能實驗
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性能。
二、實驗儀器：
應變傳感器實驗模塊、托盤、砝碼、數(shù)顯電壓表、±15V、±4V電源、萬用表（自備）。
三、實驗原理：
電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關系式為
（1-1）
式中 
為電阻絲電阻相對變化；
為應變靈敏系數(shù)；
為電阻絲長度相對變化。
金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感組件。如圖1-1所示，將四個金屬箔應變片分別貼在雙孔懸臂梁式彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。
圖1-1 雙孔懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構圖
通過這些應變片轉(zhuǎn)換彈性體被測部位受力狀態(tài)變化，電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R5=R6=R7=R為固定電阻，與應變片一起構成一個單臂電橋，其輸出電壓
（1-2）
為電橋電源電壓；
式1-2表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L=
。
圖1-2 單臂電橋面板接線圖
四、實驗內(nèi)容與步驟
1．應變傳感器上的各應變片已分別接到應變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．差動放大器調(diào)零。從主控臺接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出端Uo2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調(diào)到增益最大位置（順時針轉(zhuǎn)到底），調(diào)節(jié)電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關閉主控臺電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）
3．按圖1-2連線，將應變式傳感器的其中一個應變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構成一個單臂直流電橋。
4．加托盤后電橋調(diào)零。電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關，預熱五分鐘，調(diào)節(jié)Rw1使電壓表顯示為零。
5．在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記下實驗結(jié)果，填入下表。
6．實驗結(jié)束后，關閉實驗臺電源，整理好實驗設備。
五、實驗報告
1．根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU輸出電壓變化量，ΔW重量變化量）；2．計算單臂電橋的非線性誤差δf1=Δm/yF..S ×100％。
式中Δm為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yF·S為滿量程（200g）輸出平均值。
六、注意事項
實驗所采用的彈性體為雙孔懸臂梁式稱重傳感器，量程為1kg，最大超程量為120％。因此，加在傳感器上的壓力不應過大，以免造成應變傳感器的損壞！
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