实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实
验
一、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。 二、基本原理：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：
?R/R?K?
式中?R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，???l/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的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压UO1?EK?/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：
1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3= R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
应变片 托盘
引出线 固定垫圈 弹性体 限程螺丝 模块
固定螺丝 加热丝 应变片 图1-1 应变式传感器安装示意图
2、接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端Vo2与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V（从主控箱引入）如图1-2所示。在电子秤上放上托盘，检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示
接主控箱 接数显表 电源输出 V 地
i加热 R1 接主控箱 +4V 电源输出 -4V 接主控箱 电源输出 图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图
为零。
4、在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表一，关闭电源。
表一 单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量（g） 电压（mv） 5、根据表一计算系统灵敏度S，S=?u/?W（?u输出电压变化量；?W重
量变化量）计算线性误差：?f1=?m/yF ?S×100%，式中?m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF ?S满量程输出平均值，此处为200g。
五、思考题：
单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。
实验二 压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、需用器件与单元：压力源（已在主控箱）、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模块、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。
四、实验步骤：
1、根据图8-1连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、
显示单元 储气箱 流 压力显示 处理电路 低压端 高压端 单相阀 量 计 压缩泵 220AC K3 调气阀 快速接头 主控箱内部 三通 压力传感器 外接部分 图8-1 压阻式压力传感器测量系统
流量计已接好。将硬管一端插入主控板上的气源快速插座中（注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压，则硬管可轻松拉出）。另一端软导管与压力传感器接通。这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模块连接见图8-2，压力传感器有4端：3端接+4V电源，1端接地线，2端为Uo+，4端为Uo- 。1、2、3、4端顺序排列见图8-2。端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。
2、实验模块上Rw2用于调节零位，Rw1可调节放大倍数，按图2-2接线，模块的放大器输出Vo2引到主控箱数显表的Vi插座。将显示选择开关拨到20V档，反复调节Rw2（Rw1旋到满度的1/3, Rw3旋到满度的中间位置）使数显表显示为零。
接主控箱电源输出
低高压压咀咀 地 V o? 正 面 Vs Vo?1 2 3 4 3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。
4、合上主控箱上的气源开关，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮子向上浮起悬于玻璃管中。
5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。
6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在5~20KP之间每上升1KP分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于表六。
表六 压力传感器输出电压与输入压力值
P（KP） VO（p-p） 7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。
8、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入10KPa气压，调节Rw2（低限调节）使数显表显示1.00V，当输入20KPa气压，调节Rw1（高限调节）使数显表显示2.00V，这个过程反复调节直到足够的精度即可。
Vi 接
主控箱数显地 表
图8-2 压力传感器压力实验接线图
实验三 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理：根据霍尔效应、霍尔电势UH = KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元。
四、实验步骤：
1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模块的连接按图5-2进行。1、3为电源±4V，2、4为输出。
霍尔元件 模块 测量架 测微头
磁钢 图5-1 霍尔传感器安装示意图
2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，Rw3旋到满度的中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。
2 1 1 3 2 3 4 主控箱
数显表 Vi 连线插座编号 1、3为电源线 2、4为信号输出
4 图5-2 霍尔传感器位移直流激励接线图