由以上实验结果知: 输出电压变化量的平均值:
?u=[(-56.3+9.0/5+(-65.2+18.5/5+(-75.1+28.1/5+(-84.4+37.2/5+(-95.4+46.6/5]/5=-9.48mv 平均重量变化量:?W=20g
系统灵敏度:S2=?u/?W=-0.474mv/g。 非线性误差:
2/100%f F s m y ?δ=??≈0.59%。 六、 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,应放在邻边,因为这样可以保证电桥输出电压值达到最大,若在对边,则得到的输出电压值最小。 2、 桥路测量时存在非线性误差,是因为应变片应变效应是非线性的,其中单臂桥
路的非线性还与其测量方法有关。 七、 总结与感想
本实验让我对半桥电路有了较为深刻的了解,与实验一的单臂电桥相比起线性误差减小了。
实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、 实验目的
了解全桥测量电路优点。 二、 实验原理
全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对 边,不同的接入邻边,当应变片初始阻值:R1= R2= R3=R4,其变化值
ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03=KE ε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。
三、 实验器材 同实验一。 四、 实验步骤
安装传感器,将差动放大器调零,电桥部分如图 3所示,其他与实验一同。
图 3 全桥实验线路图
接入电源,调节调零电位器Rw1进行桥路调零,然后在电子称上放置砝码读取数显表的数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值。
五、 实验结果与分析 实验结果如所示。
表格 3 全桥性能实验数据记录表
输出电压变化量的平均值:
?u=[(-113.0+19.0/5+(-131.9+37.8/5+(-151.0+56.8/5+(-169.8+75.4/5+(-190.9+94.1/ 5]/5=-18.94mv
平均重量变化量:?W=20g
系统灵敏度:S3=?u/?W=-0.947mv/g 。 非线性误差:
3/100%f F s m y ?δ=??≈0.154%。 六、 思考题
1、 全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边电阻值R 相同时,即R1=R3,R2=R4, 而R1≠R2时,仍可组成全桥,但在电路处理时需注意偏移量的存在。
2、 某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如图 4所示,如
何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻。
图 4 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图
答:若按第一组应变片的贴法,则在材料被拉时,应变片的阻值都是增大的,若用这些电阻应变片组成电桥,则需要外加电阻组成电桥,选取R2和R3作为电桥的对边,领取两个阻值与未收拉力时应变片阻值相等的电阻作为另外两边组成电桥;若按第二组应变片的贴法,则在材料被拉时,R1和R2的阻值减小,R3、R4的阻值增大,则无需外加电阻即可组成电桥,即将R3和R4放于对边,R1和R2放于对边即可。
七、总结与感想
本实验让我对全桥电路有了深刻的了解,为我今后学习传感器的应用将会有着较大的帮助。
实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、实验目的 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。
二、实验步骤
根据实验一、二、三所得的数据,在同一坐标系中分别作出单臂、半桥和全桥的电压/重量输出曲线,分别计算其灵敏度和非线性度,并从理论上进行论证
三、 实验结果与分析
为得到正确结果,故将实验一、实验二和实验三的输出电压均取绝对值,并用matlab 画出曲线得到如图 5所示的曲线图。
图 5 实验一、二、三的电压/重量输出曲线 由实验一、二、三的结果分析知: 系统灵敏度:
|S1|=?u/?W=0.2386mv/g ,|S2|=?u/?W=0.474mv/g ,|S3|=?u/?W=0.947mv/g 非线性度:
1/100%f F s m y ?δ=??≈0.67%-,2/100%f F s m y ?δ=??≈0.59%, 3/100%f F s m y ?δ=??≈0.154%。
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