传感器第一次实验
试验一 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及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形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 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，通过它反映被测部位受力状态的变化。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，其中K为应变灵敏系数，???L/L为电阻丝长度相对变化。
三． 实验器材
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四． 实验步骤
1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。
4. 应变片单臂电桥实验。
测得数据如下： 重量（g） 电压（mv） 0 3.5 20 7.2 40 11.3 60 16.0 80 20.7 100 24.7 120 28.8 140 33.5 实验曲线如下所示：
分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量成线性关系，由于一开始调零不好，致使曲线没有经过原点，往上偏离了一段距离。
5. 根据表中数据计算系统的灵敏度S??U/?W（?U为输出电压变化量，?W为重量
变化量）和非线性误差???m/yFS?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；yFS为满量程输出平均值，此处为140g。 ?U=30mv， ?W=140g，
?0 所以 S?30/140.2m1v43g
?m=1.9768g， yFS=140g，
?4010?0% 所以 ??1.9768/1
6. 利用虚拟仪器进行测量。
测得数据如下表所示： 重量（g） 电压（mv） 0 0.7 20 5.0 40 9.5 60 1.80 18.7 100 23.4 120 28.3 140 32.9 13.9 相应的曲线如下：
五． 思考题
单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。
答：应变片受拉，所以选（1）正应变片。
实验二 金属箔片应变片——板桥性能实验
一、实验目的
比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点
二．基本原理
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥暑促灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2?EK?/2。
三、实验器材
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四．实验步骤
1.根据接线示意图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 4.应变片半桥实验 实验结果如下： 重量（g） 电压（mv） 0 0 20 10.6 40 20.2 60 30.5 80 40.7 100 50.7 120 60.8 140 70.3 实验曲线如下所示：
分析：从图中可见，输出电压与加载重量成线性。数据点与拟合直线相对单臂更为接近，即线性性更好。
5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差?。
U=70.3mv， W=140g； 所以 S=70.3/140=0.5021mv/g. ?m=0.7525g， yFS=140g，
??0.7525/140?100%?0.54%
6.利用虚拟仪器进行测量。 测量数据结果如下所示： 重量（g） 电压（mv） 0 -2.6 20 7.8 40 18.7 60 28.9 80 39.5 100 50.0 120 59.9 140 70.2
绘制实验曲线如下：
五、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：（1）对边；（2）邻边。 答：（2）邻边。
2.半桥测量时，两片相同受力状态的电阻应变片接入点桥时，应放在：（1）对边；（2）邻边。 答：（1）对边。
3.桥路测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性；（2）应变片应变效应是非线性的；（3）调零值不是真正为零。 答：（1）电桥测量原理上存在非线性；（2）应变片应变效应是非线性的。
实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验
一、实验目的
了解全桥测量电路的优点
二、基本原理
全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值?R1??R2??R3??R4时，其桥路输出电压Uo3?EK?。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都得到了改善。
三、实验器材
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四、实验步骤
1.根据接线示意图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 4.应变片全桥实验
数据记录如下表所示： 重量（g） 电压（mv） 0 0 20 20.1 40 40.1 60 60.4 80 80.8 100 100.8 120 121.1 140 141.2 实验曲线如下所示：
分析：从图中可见，数据点基本在拟合曲线上，线性性比半桥进一步提高。
5.计算灵敏度S=U/W，非线性误差?。 U=141.2mv， W=140g； 所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g;