實(shí)驗(yàn)題目∶電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度特性的研究.doc

實(shí) 驗(yàn) 報 告 評分： 11 系 07 級 學(xué)號 PB07204033 姓名 王正 日期 2008.11.25 實(shí)驗(yàn)題目：電阻應(yīng)變式傳感器的靈敏度特性的研究；實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娮钁?yīng)變式傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、基本特性和使用方法；研究比較電阻應(yīng)變式傳感器配合不同的轉(zhuǎn)換電路和測量電路的靈敏度特性，從而掌握電阻應(yīng)變式傳感器的使用方法和使用要求；通過稱重實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)電子秤的原理并能設(shè)計簡單的電子秤；實(shí)驗(yàn)原理：一、 傳感器是實(shí)驗(yàn)測量獲取信息的重要環(huán)節(jié)，通常傳感器是指一個完整的測量系統(tǒng)或裝置，它能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成輸出信號，傳感器給出的信號是電信號，而它感受的信號不必是電信號，因此這種轉(zhuǎn)換在非電量的電測法中應(yīng)用極為廣泛。傳感器構(gòu)成：l 敏感元件：是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分；l 轉(zhuǎn)換元件：是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)到的量轉(zhuǎn)換成電信號。傳感器種類l 物理型：利用某些材料本身所具有的內(nèi)在特性或以傳感器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。光敏電阻l 化學(xué)型：利用化學(xué)物質(zhì)的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換為電信號l 生物型：利用生物活性物質(zhì)選擇性識別。近年來發(fā)展很快的傳感器。n 傳感器的一般特性指輸出信號與輸入物理量之間的關(guān)系理想情況：Y = ax， a為靈敏度系數(shù)二、 電阻應(yīng)變式上圖中的1是敏感柵，它用厚度為0.0030.101mm的金屬箔柵狀或用金屬線制作。電阻應(yīng)變式傳感器原理如上圖所示。上圖為電阻變化的原理示意圖。三、 轉(zhuǎn)換電路分為直流電橋和交流電橋，直流電橋里面有電橋電路，單臂電橋，半橋電路，全橋電路。分別有0、1、2、4個應(yīng)變式電阻取代電橋上的普通電阻。電橋的平衡條件為R1R4=R2R3在圖b中電路中當(dāng)有R1時，電橋的輸出電壓為：U0=U(R4/R3)(R1/R1)/1+(R2/R1)+(R1/R1)(1+R4/R3)電橋的靈敏度為：K=U0/(R1/R1)在圖c中電路中，有：U02=U(R1+R1)/(R1+R1+R2-R2)-R3/(R3+R4)在圖d電路中，有：U03=UR1/R1交流與直流的情況基本相同。實(shí)驗(yàn)儀器：導(dǎo)線，電阻，電源，電壓表，砝碼，應(yīng)變式傳感器，差位放大器實(shí)驗(yàn)步驟：1、 熟悉儀器2、 按照下圖所示接線，接線前調(diào)節(jié)差位放大器為0.3、 將圖中R3改為應(yīng)變式電阻，調(diào)零，記錄輸出電壓與加載重物之間的關(guān)系。4、 R4更換為應(yīng)變式電阻，方向與R3相反，調(diào)零，記錄輸出電壓與加載重物之間的關(guān)系。5、 R1，R2更換為應(yīng)變式電阻，調(diào)零，記錄輸出電壓與加載重物之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：砝碼重量為一個20g，電源輸出電壓為4v，上圖中V的量程為2v步驟三時：砝碼數(shù)012345678910電壓(e-3v)01224364860738598111123電壓(e-3v)719304253657788100112123步驟四時：砝碼數(shù)012345678910電壓(e-3v)023477194118141165188212235電壓(e-3v)326497296119143165188212235步驟五時：砝碼數(shù)012345678910電壓(e-3v)04590135181227273318364410456電壓(e-3v)-14493138184229274319364410456數(shù)據(jù)處理和圖：一、 步驟三中內(nèi)容：上升曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A-0.727270.33251B0.61636 0.00281得出S=0.61636下降曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A 7 0.17565B 0.58091 0.00148得出S為0.58091二、 步驟四中內(nèi)容：上升曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A-0.045450.17838B1.17682 0.00151得出S為1.17682下降曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A2.818180.24318B1.160910.00206得出S為1.16091三、 步驟五中內(nèi)容：上升曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A-10.33057B2.281820.00279得出S為2.28182下降曲線為：Y = A + B * XParameterValueError-A0.272730.66211B2.279090.0056得出S為2.27909靈敏度列表如下：1上1下平均2上2下平均4上4下平均0.616360.580910.598641.176821.160911.168872.281822.279092.28046表中數(shù)字為應(yīng)變式電阻的數(shù)目。注意到S的值上下兩條曲線基本相同，但是略有差別，這是由于該設(shè)備過于靈敏，導(dǎo)致基準(zhǔn)的值在不斷的改變。對應(yīng)的關(guān)系為：（s取平均值）S4=1.95S2S2=1.95S1S4=3.81S1在同一座標(biāo)軸上畫出w-v曲線如下：其中B為全橋，C為半橋，D為單臂。思考題：一、 可以測量，由于利用的是兩個電壓之間的差值，是否調(diào)零沒有影響；但是這樣并不實(shí)用。二、 由于某些原因造成的滯后效應(yīng)，特點(diǎn)就是顯示的數(shù)據(jù)不是當(dāng)前的數(shù)據(jù)，造成值不斷變化，形成誤差。解決方案就是測量上下兩組數(shù)據(jù)然后計算平均值即可。三、 還能演示差動放大器的作用，演示平衡電橋的條件。感想：這個實(shí)驗(yàn)由于采用的是高靈敏度的設(shè)備，所以操作起來需要非常小心。由于以前做過電路試驗(yàn)，所以在接線方面沒有存在問題，