电阻应变式传感器灵敏度特性的研究.doc

电阻应变式传感器灵敏度特性得研究
实验内容:
1、按下图将金属箔式应变片电阻接成单臂电桥电路,测量灵敏度。
图 (一)
2、按下图将金属箔式应变片电阻接成半桥电桥电路,测量灵敏度。 图(二)
3、按下图将金属箔式应变片电阻接成全桥电桥电路,测量灵敏度。

图(三)
4、比较以上三种电路得灵敏度之间得关系。
实验步骤:
1. 检查导线有无断路导线得变化会不会引起电压表示数得变化。
2. 对差动放大器进行调零。
3. 按图(一)所示接好单臂电桥电路,接通主、副电源。
4. 调节WD使电路平衡(输出电压U0=0)。
5. 在托盘上逐次增加一个砝码,并记下每次输出电压得读数,直到砝码全部加完。
6. 在托盘上逐次减少一个砝码,并记下每次输出电压得读数,直到砝码全部减完。
7. 拆掉接线,按图(二)连成半桥电路,重复4、5、6步操作、
8. 拆掉接线,按图(三)连成全桥电路,重复4、5、6步操作、
9. 9、作VW关系曲线,计算三种电路得灵敏度S,并比较。
数据处理:
一、单臂电桥:
(1) 所测数据如下表:
作输出电压与锁甲中午之间得关系图:
由图可知:,。

分析:由图可知,砝码增加时得灵敏度比砝码减少时得灵敏度高。在读取减砝码时得数据时发现,砝码越少,数据与加砝码时差别越大,原因可能就是由于旧机器使用时间长,设备老化,在拿掉砝码时,应变片得形变没有彻底恢复到放砝码前,仍有较大形变。
二、半桥电路
(1)所测数据如下:

(2)作输出电压与锁甲中午之间得关系图:

由图可知:,。

分析:从图中得到加砝码就是得灵敏度比减砝码时得灵敏度小。造成这种现象得原因可能就是电路不就是很稳定导致增减砝码时得灵敏度不一样,不过两者相差很小,可以接受。
三:全桥电路:
(1)所测数据如下:

(2)作输出电压与锁甲中午之间得关系图:

由图可知:,。

分析:从图中得到加砝码就是得灵敏度比减砝码时得灵敏度小。造成原因与二相同。
实验分析:
一、 比较W上升阶段单臂、半桥与全桥得灵敏度

由图可得:,,。
可知S3〉S2〉S1,即全桥电路得灵敏度最高,单臂电桥得灵敏度最低
与理论值S3=2 S2=4S1很好地吻合,这就是因为应变片越多,可以去除非线性误差以及作温度补偿。
二、 比较W下降阶段单臂、半桥与全桥得灵敏度:

由图可得:,,。
可知S3〉S2〉S1,即全桥电路得灵敏度最高,单臂电桥得灵敏度最低。与理论值S3=2 S2=4S1基本吻合,这就是因为应变片越多,可以去除非线性误差以及作温度补偿。
误差分析:
1、系统误差:
(1)单臂电桥得输出电压并不就是与成严格得线性关系,有非线性误差。
(2)全桥电路得输出电压也不就是与成严格得线性关系,在推导式子得过程中忽略了高阶微小量。
2、读数误差:
(1)线路得松动会导致电压不稳定,这时读数就存在了估读,从而引起了一定得误差。
(2)加上砝码后,读数不能太快,由于滞后效应,电压显示值在突变之后还会发生微小得变化,应等读数稳定了以后再读,否则会导致读数不准确。
思考题:
2． 在许多物理实验中(如拉伸法测钢丝杨氏模量,金属热膨胀系数以及本实验)加载(或加热)与减载(降温)过程中对应物理量得变化有滞后效应。试总结她们得共同之处,提出解决方案。
答:这三个实验中,在加载(加热)得过程中变化比较稳定,但在减载(降温)得过程中,变化不稳定,又就是比较缓慢,有时比较剧烈。我认为要解决这种滞后效应,应该见少每次得变化量,即每次加载减载得重量减少,加热与降温过程加长,让这一过程变得缓慢。这样便可以尽量减少滞后效应带来得影响。
实验总结:
这个实验比较简单,只就是接线比较麻烦,在测量时除了滞后效应得影响外,有时读数会不停得变,会使得我读得不就是很准,可能会略影响实验得结果。但总体来说,本次试验还就是比较成功得。
实验心得:
1. 实验中出现了这样一种情况,导线接好后,如果用手去碰导线,电压得示数会发生显著得变化,这就是因为在电桥得输出电压很小得情况下,手或其她物品与导线得接触电压就不能忽略了,相反它对输出电压有着很大得影响。因此在调完电桥平衡后,不要再碰导线了,否则又要重新调电桥平衡。
2. 接线前一定要先检查导线有无损坏,否则后面得实验都难以进行。
3. 接线时要以点为基准连线,避免接线时易出错。
4. 不可跨点连线,虽然这种接法理论上就是正确得,但实际表明,它对实验得结果有较大影响。