電阻應(yīng)變式傳感器靈敏度特性的研究

1、電阻應(yīng)變式傳感器靈敏度特性的研究PB05204044 張雯 實(shí)驗(yàn)組別：20 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)了解電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理，結(jié)構(gòu)，基本特性和使用方法。(2)研究比較電阻應(yīng)變式傳感器配合不同轉(zhuǎn)換和測量電路的靈敏度特性。(3)掌握電阻應(yīng)變式傳感器的使用方法和使用要求。 (4)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)儀器：電阻應(yīng)變式力學(xué)量傳感器，變換測量電路，平行梁，傳感器稱重托盤，加載重物，直流穩(wěn)壓電源，開關(guān)，伏特計，交流供電的金屬箔式應(yīng)變電橋，差分放大器，音頻振蕩器，移相器，砝碼，檢波器實(shí)驗(yàn)原理與原始數(shù)據(jù)部分見已遞交的預(yù)習(xí)報告（原始數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)搭檔張麗娜處）數(shù)據(jù)處理： (1)單臂電橋由

2、原始數(shù)據(jù)可得下表:m/g102030405060708090100/V0.0030.0080.0140.0180.0210.0250.0280.0340.0380.043/V0.0050.0100.0150.0190.0220.0260.0310.0350.0380.043/V0.00400.00900.01450.01850.02150.02550.02950.03450.03800.0430/V0.02150.02050.02000.01950.0215表一a) 計算靈敏度及不確定度由靈敏度計算公式： 其中 因此，有VV/g下面計算的不確定度：首先，對，統(tǒng)計計算結(jié)果 V的A類不確定度：P=

3、0.95 n=5 取=2.78的B類不確定度： P=0.95合成不確定度：（P=0.95）由上數(shù)據(jù)可計算的不確定度由公式 以及已知的V， （P=0.95）依據(jù)不確定度傳遞規(guī)律，得到的合成不確定度公式V/g (P=0.95) 綜上，實(shí)驗(yàn)測得V/g (P=0.95) b)由原始數(shù)據(jù)可作出上升和下降兩條曲線，如圖：i)由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值 ParameterValue Error -2.66667E-4 6.71648E-4 4.26667E-4 1.08246E-5因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/gii)又由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值

4、ParameterValue Error 0.0018 4.46535E-4 4.10909E-4 7.19657E-6因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/g V/g由以上結(jié)果可見，作圖法與列表法求出的靈敏度S在誤差允許范圍內(nèi)可以認(rèn)為近似相等，上升曲線和下降曲線并不一致。因?yàn)榻饘倨谑芰π巫兊倪^程中，對應(yīng)物理量的變化有滯后現(xiàn)象。但兩條曲線的斜率幾乎一樣。（2）半橋電路由原始數(shù)據(jù)可得下表:m/g102030405060708090100/V0.0070.0160.0220.0290.0380.0470.0560.0650.0750.083/V0.0140.0210.0260.0350.0450.0540.06

5、00.0700.0770.083/V0.01050.01850.02400.03200.04150.05050.05800.06750.07600.0830/V0.04000.03950.04350.04400.0415表一a) 計算靈敏度及不確定度由靈敏度計算公式： 其中 因此，有VV/g下面計算的不確定度：首先，對，由統(tǒng)計計算結(jié)果V的A類不確定度：P=0.95 n=5 取=2.78V的B類不確定度： P=0.95合成不確定度：（P=0.95）由上數(shù)據(jù)可計算的不確定度由公式 以及已知的V， （P=0.95）依據(jù)不確定度傳遞規(guī)律，得到的合成不確定度公式V/g (P=0.95) 綜上，實(shí)驗(yàn)測得V

6、/g (P=0.95) b)由原始數(shù)據(jù)可作出上升和下降兩條曲線，如圖：i)由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值 ParameterValue Error -0.00293 0.001 8.49697E-4 1.61547E-5因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/gii)又由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值 ParameterValue Error 0.0046 0.00104 7.98182E-4 1.67299E-5因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/g V/g由以上結(jié)果可見，作圖法與列表法求出的靈敏度S在誤差允許范圍內(nèi)可以認(rèn)為近似相等 (3)全橋電路由原始數(shù)據(jù)可得下表

7、:m/g102030405060708090100/V0.0150.0280.0430.0550.0680.0850.1060.1240.1390.155/V0.0210.0330.0540.0700.0840.1040.1180.1320.1450.155/V0.01800.03050.04850.06250.07600.09450.11200.12800.14200.1550/V0.07650.08150.07950.07950.0790表一a) 計算靈敏度及不確定度由靈敏度計算公式： 其中 因此，有VV/g下面計算的不確定度：首先，對，由統(tǒng)計計算結(jié)果V的A類不確定度：P=0.95 n=5

8、 取=2.78的B類不確定度： P=0.95合成不確定度：（P=0.95）由上數(shù)據(jù)可計算的不確定度由公式 以及已知的， （P=0.95）依據(jù)不確定度傳遞規(guī)律，得到的合成不確定度公式V/g (P=0.95) 綜上，實(shí)驗(yàn)測得V/g (P=0.95) b)由原始數(shù)據(jù)可作出上升和下降兩條曲線，如圖i)由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值 ParameterValue Error -0.00527 0.00245 0.00158 3.95475E-5因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/gii)又由圖可得擬合后上升直線各參數(shù)： 其中origin提供的參數(shù)值 ParameterValue Erro

9、r 0.0068 0.0024 0.00154 3.86266E-5因此依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 V/g V/g由以上結(jié)果可見，作圖法與列表法求出的靈敏度S在誤差允許范圍內(nèi)可以認(rèn)為近似相等(4)三種橋路的比較在同一坐標(biāo)中作出三種橋路的上升和下降曲線如圖所示： 由上圖以及前面的計算得知，在單臂電橋中V/g，在半橋電路中V/g，在全橋電路中V/g，在一定的誤差允許范圍內(nèi),在單臂電橋中，靈敏度最低而且是近似值有非線性誤差。半橋電路靈敏度提高一倍，沒有非線性誤差，全橋電路靈敏度最高，約為單臂電橋的4倍。誤差分析：(1)實(shí)驗(yàn)儀器靈敏度很高，輕觸接線就會使數(shù)據(jù)有0.003V左右的波動，因此會給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來誤差(2)實(shí)驗(yàn)開始時需調(diào)節(jié)電橋平衡，使輸出電壓為零。而實(shí)際上輸出電壓只能調(diào)至0.002之間，即使調(diào)到了零，一個輕小的振動也會使輸出電壓偏離零，因而造成了實(shí)驗(yàn)誤差。(3)在單臂電橋中，由于輸出電壓忽略了分母中的項(xiàng)，因而得出的是近似值，存在著非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)中研究和比較了電阻應(yīng)變式傳感器配合單臂、半橋、全橋三種轉(zhuǎn)換和測量電路的靈敏度特性，采用逐差法和作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：逐差法(P=0.95)作圖法單臂電橋V/gV/g半橋電路V/gV/g全橋電路V/gV/g思考題：(1)電橋不平衡對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？答：若初始讀數(shù)