国开电大传感器与测试技术实验报告.doc

传感器实验报告 PAGE 国开电大传感器与测试技术实验报告 实验成绩（20%，需要教师批阅 实验成绩 5次实验分别为： 实验 1：温度测量：热电阻、热电偶、集成温度传感器； 实验 2：位移测量: 电容式位移测量、电感式位移测量、光电式位移测量； 实验 3：流量测量； 实验 4：基于 CMOS 图像传感器的图像测量； 实验 5：虚拟仪器实验。 实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。 实验器材 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。 实验步骤 实验中用到的应变传感器实验模板连接图如 REF _Ref339064282 \h 图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图 REF _Ref339064294 \h 图 1所示。 图 SEQ 图 \* ARABIC 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图 安装传感器，将IC1和IC2的同相端接地后，调节Rw4使得数显表显示为0后（即将差动放大器调0），再将电路的电桥部分按图中所示接入电路后，调节Rw1，使数显表为0。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。 实验结果与分析 实验结果如 REF _Ref339104407 \h 表格 1所示。 表格 SEQ 表格 \* ARABIC 1 单臂电桥性能实验数据记录表 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 4.6 8.8 14.2 18.8 23.6 28.5 33.3 37.7 42.5 47.3 由以上实验结果知： 平均电压变化量： ?u=[(28.5-4.6)/5+(33.3-8.8)/5+(37.7-14.2)/5+(42.5-18.8)/5+(47.3-23.6)/5]/5≈4.77mv 平均重量变化量：?W=20g 系统灵敏度：S1=?u/?W=0.2386mv/g 线性误差： =≈0.67%- 思考题 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片的选用时正、负应变片均可使用，换成负应变片时，所得的电压值为负值，需做一定的变换后方能比较直观。 总结与感想 本次实验让我了解了应变片的以及单臂电桥的工作原理，并对单臂电桥的性能有了一个定量的了解，这对后续学习将会有较大帮助。 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 实验目的 比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。 实验原理 不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。 实验器材 同实验一。 实验步骤 同实验一，将差动放大器调0，电桥部分如 REF _Ref339104035 \h 图 2所示，其他与实验一同。 图 SEQ 图 \* ARABIC 2 半桥实验接线图 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。 实验结果与分析 实验结果如 REF _Ref339104625 \h 表格 2所示。 表格 SEQ 表格 \* ARABIC 2 半桥性能实验数据记录表 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) -9.0 -18.5 -28.1 -37.2 -46.6 -56.3 -65.2 -75.1 -84.4 -95.4 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： ≈0.59%。 思考题 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。 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。 总结与感想 本实验让我对半桥电路