重庆邮电大学
传感器实验报告
姓名：李振洲 学号：2012216478
班级：5121201
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、实验仪器
双杆式悬臂梁应变传感器、电压温度频率表、直流稳压电源（±4V）、差动放大器、电压放大器、万用表（自备） 三、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
?R?k?? （1-1） R式中
?R为电阻丝电阻相对变化； Rk为应变系数；
???l为电阻丝长度相对变化。 l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。如图1-1所示，将四个金属箔应变片(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。
图1-1 双杆式悬臂梁称重传感器结构图
通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。如图1-2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
U0?E?R/R? （1-2）
1?R41??2RE为电桥电源电压；
1?R式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=???100%。
2R
图1-2 单臂电桥面板接线图
四、实验内容与步骤
1．悬臂梁上的各应变片已分别接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．按图1-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U），开启直流电源开关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使电压温度频率表显示为零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动）
3．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输出接电压温度频率表。预热两分钟。(直流稳压电源的GND1要与放大器共地)
4．将千分尺向下移动，使悬臂梁处于平直状态，调节Rw1使电压温度频率表显示为零（选择U）。
5．移动千分尺向下移0.5mm，读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm读取相应的数显表值，直到向下移动5mm，记录实验数据填入表1-1。
表1-1 位移(mm) 0.5 电压(mV) 0 1 1 1.5 2 2 2 2.5 3 3 4 3.5 4 4 4 4.5 5 5 5 6．实验结束后，将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，关闭实验台电源，整理好实验设备。 五、实验报告
1.根据实验所得数据绘制出电压—位移曲线，并计算其线性度。
六、注意事项
实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。因此，加在传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！
实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验
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、实验仪器
同实验一 三、实验原理
不同受力方向的两只应变片（R1、R2）接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变系数也相同时，半桥的输出电压为 U0?式中
E?k??E?R （2-1） ??22R?R为电阻丝电阻相对变化； Rk为应变系数；
???l为电阻丝长度相对变化； lE为电桥电源电压。
式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
图2-1 半桥面板接线图
四、实验内容与步骤
1．应变传感器已安装在悬臂梁上，可参考图1-1。