应变片传感器实验报告

应变片传感器实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 篇一:传感器实验报告 传感器实验报告 张世暾912110200336 同组人 徐璐 张世暾 周云鹏 实验一 应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 ，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 1 1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例:设其长为:L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得 (1—1) 当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式(1—1)全微分得电阻变化率 dR/R为: (1—2) 式中:dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得: εL= - μεr (1—3) 式中:μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3,0.5左右;负号 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示两者的变化方向相反。将式(1—3)代入式(1—2)得: (1—4) 式(1—4)说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变(几何效应)和本身特有的导电性能( 2压、阻应效变应灵)敏。 度 它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。 (1)、金属导体的应变灵敏度K:主要取决于其几何效应;可取 2 (1—5) 其灵敏度系数为: K= 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。 (2)、半导体的应变灵敏度:主要取决于其压阻效应;dR/R<?dρ?ρ。半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应 。不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同，可以是正(使电阻增大)的或负(使电阻减小)的压阻效应。也就是说，同样是拉伸变形，不同材质的半导体将得到完全相反的电阻变化效果。半导体材料的电阻应变效应主要体现为压阻效应，其灵敏度系数较大，一般在100到200左右。 3、贴片式应变片应用 在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片式半导体应变片(温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏)很少应用。一般半导体应变采用N 型单晶硅为传感器的弹性元 3 件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜(扩散出敏感栅)，制成扩散型压阻式(压阻效应)传感器。 ,本实验以金属箔式应变片为研究对象。 4、箔式应变片的基本结构 金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右 的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。 (a) 丝式应变片(b) 箔式应变片 图1—1应变片结构图 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，与丝式应变片工作原理相同。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: ΔR,R,Kε 式中:ΔR,R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε 5、=Δ测L/L为电阻丝长度相对变化。 量电路 为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。能较好地满足各种应变测量 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，因此在应变测量中得到了广泛的应用。 电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小、线性、稳定性较差;双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善;全桥工 4 作时的输出是单臂时的四倍，性能最好。因此，为了得到较大的输出电压信号一般都采用双臂或全桥工作。基本电路如图1—2(a)、(b)、(c)所示。 (a)单臂 (b)半桥 (c)全桥 图1—2 应变片测量电路 (a)、单臂 Uo,U?,U? ,〔(R1，?R1),(R1，?R1，R5),R7,(R7，R6)〕E ,,〔(R7，R6)(R1，?R1),R7(R5，R1，?R1)〕,〔(R5，R1，?R1)(R7，R6)〕,E 设R1,R5,R6,R7，且?R1,R1,ΔR,R,,1，ΔR,R,Kε，K为灵敏度系数。 则Uo?(1,4)(?R1,R1)E,(1,4)(?R,R)E,(1,4)KεE (b)、双臂(半桥) 同理:Uo?(1,2)(?R,R)E,(1,2)KεE (C)、全桥 同理:Uo?(?R,R)E,KεE 6、箔式应变片单臂电桥实验原理图 图1—3 应变片单臂电桥性能实验原理图 图中R5、R6、R7为350Ω固定电阻，R1为应变片; RW1和R8组成电桥调平衡网络，E为供桥电源?4V。桥路输出电压Uo?(1,4)(?R4,R4)E,(1,4)(?R,R)E,(1, 5 4)KεE 。差动放大器输出为Vo。 三、需用器件与单元:主机箱中的?2V,?10V(步进可调)直流稳压电源、?15V直流稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 41位数显万用表(自备)。 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上) 为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图1—4所示。 图1—4传感器托盘安装示意图 2、测量应变片的阻值:当传感器的托盘上无重物时，分别测量应变片R1、R2、R3、R4 的阻值。在传感器的托盘上放置10只砝码后再分别测量R1、R2、R3、R4的阻值变 6 化， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 应变片的受力情况(受拉的应变片:阻值变大，受压的应变片:阻值变小。)。 图1—5测量应变片的阻值示意图 3、实验模板中的差动放大器调零:按图1—6示意接线，将主机箱上的电压表量程切换 篇二:自动化传感器实验报告二 金属箔式应变片——半桥性能实验 广东技术师范学院实验报告 学院: 自动化 专业: 自动化 姓名: 实验地点: 学号: 实验日期:班级: 08自动化 组 别: 成 绩: 组员: 指导教师签名: 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的 1(了解半桥的工作原理。 2(比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 二、基本原理 把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相 7 同时，其桥路输出电压UO2,EG?/2。式中E为电桥供电电压。 三、需用器件与单元 传感器实验箱(一)中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件中应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表(或虚拟直流电压表)、?15V电源、?5V电源。 四、实验内容与步骤 1(把?15V直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验挂箱，检查无误后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节Rw3使之大致位于中间位置(Rw3为10圈电位器)，再进行差动放大器调零，方法为:将差动放大器的正、负输入端与地短接，输出端Uo2接直流电压表，调节实验模板上调零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源开关。(注意:当Rw3的位置一旦确定，就不能改变。) 2(根据图2-1接线。R1、R2为传感器实验箱(一)左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源?5V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，重复实验一中的步骤4、5，将实验数据记入表2-1，计算灵敏度S2??U/?W，非线性误差?f2。若实验时显示数值不变化说明R1与R2两应变片受力状态相同。则应更换应变片。 8 图2-1 应变式传感器半桥实验接线图 表2-1半桥测量时，输出电压与加负载重量值 五、实验注意事项 1(不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2(电桥的电压为?5V，绝不可错接成?15V，否则可能烧毁应变片。 六、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:邻边。 2(桥路(差动电桥)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:电桥测量原理上存在非线性 七、实验报告要求 1(记录实验数据，并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。 2(分析为什么半桥的输出灵敏度为什么比半桥时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。 答:把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，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,EG?/2。式中E为电桥供 9 电电压。 广东技术师范学院预习报告 学院: 自动化 专业: 自动化 姓名:实验地点: 学号: 实验日期:班级: 08自动化 组 别: 成 绩: 组员:指导教师签名: 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的 1(了解半桥的工作原理。 2(比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 二、基本原理 把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，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,EG?/2。式中E为电桥供电电压。 三、需用器件与单元 传感器实验箱(一)中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件中应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表(或虚拟直流电压表)、?15V电源、?5V电源。 10 四、实验内容与步骤 1(把?15V直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验挂箱，检查无误后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节Rw3使之大致位于中间位置(Rw3为10圈电位器)，再进行差动放大器调零，方法为:将差动放大器的正、负输入端与地短接，输出端Uo2接直流电压表，调节实验模板上调零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源开关。(注意:当Rw3的位置一旦确定，就不能改变。) 2(根据图2-1接线。R1、R2为传感器实验箱(一)左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源?5V，调节电桥调零电位(转自:wWw.CspEnGbo.com 蓬勃 范文 网:应变片传感器实验报告)器Rw1进行桥路调零，重复实验一中的步骤4、5，将实验数据记入表2-1，计算灵敏度S2??U/?W，非线性误差?f2。若实验时显示数值不变化说明R1与R2两应变片受力状态相同。则应更换应变片。 图2-1 应变式传感器半桥实验接线图 五、实验注意事项 1(不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2(电桥的电压为?5V，绝不可错接成?15V，否则可能烧毁应变片。 11 六、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:邻边。 2(桥路(差动电桥)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:电桥测量原理上存在非线性。 3(分析为什么半桥的输出灵敏度为什么比半桥时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。 答:把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，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,EG?/2。式中E为电桥供电电压。 篇三:传感器综合实验报告 传感器综合实验报告 ( 2012-2013年度第二学期) 名 称:传感器综合实验报告 题 目: 院 系:自动化系 班 级:测控1003 班 小组成员: 指导教师:仝卫国 12 实验周数:1周 成 绩: 日期: 2013 年 7 月 7日 目录 一、实验目的?????????????????????????????????????????2 二、实验设备、器材???????????????????????????????????2 三、传感器工作原理???????????????????????????????????2 1、电容式传感器的工作原理????????????????????????????2 2、电涡流式传感器的工作原理?????????????????????????3 3、金属箔式应变片传感器工作原理?????????????????????3 四、传感器特性测试??????????????????????????????????3 (一)电容式传感器特性分析??????????????????????????3 (二)电涡流传感器特性分析??????????????????????????8 五、实际测试与实验数据处理??????????????????????????10 (一)电容传感器测重物质量??????????????????????????10 (二)电涡流式传感器测质量(用于验证)???????????????12 六、实验结果分析????????????????????????????????????14 七、结论?????????????????????????????????????????????14 1、数据结论?????????????????????????????????????????14 2、心得体会??????????????????????????????????????????15 八、参考文献?????????????????????????????????????????16 相敏检波器实 验??????????????????????????????????????17 13 一、实验目的?????????????????????????????????????????17 二、实验设备、三实验原理????????????????????????????17 四、实验步骤????????????????????????????????????????17 1 传感器综合实验报告 一、实验目的 1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。 3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。 二、实验设备、器材 1、金属箔式应变片传感器用到的设备: 直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。 2、电容式传感器用到的设备: 电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。 3、电涡流式传感器用到的设备: 电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电 14 压表、示波器。 三、传感器工作原理 1、电容式传感器的工作原理: 电容器的电容量C是的函数，当被测量变化使S、d或?任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的，若保持两个参数不变，仅改变另一参数，就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路再转换为电量输出。 差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的相对面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为CX1，下层定片与动片形成的电容定为CX2，当将CX1和CX2接入双T型桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。依据该原理，在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系，称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。 2 2、电涡流式传感器的工作原理: 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡 15 流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。 3、金属箔式应变片传感器工作原理: 应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为?R1,R1、?R2,R2、?R3,R3、?R4,R4 成正比。当E和电阻相对变化一定时，电桥输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。 四、传感器特性测试 (一)电容式传感器特性分析: 按以下步骤进行实验: (1)按图接线，电容变换器和差放的增益均调至最大。 16 (2)测微器带动振动台移动至系统输出为零，此时动片位于两静片组之间。 3 C 电容变换器低 通差放 电压表 旋动测微器，每次0.5mm，记下位移X与电压输出U值，直至动片与静片覆盖面积最大为止。然后向相反方向做上述实验，记下实验数据。 特性分析数据记录分析如下: I第一次特性测试 1、电容传感器特性曲线 实验所得数据如下: 根据试验段数据绘的电容式传感器的特性曲线如下: 从特性曲线可以看出，电容式传感器的输出电压与位移之间几乎是线性的，非线性误差非常小，线性特性很好。 2、传感器特性曲线拟合直线 根据实验所得数据利用最小二乘法对电容式传感器的特性曲线进行拟合: 利用excel中的函数LINEST,可以使用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合，由此得到的拟合直线方程为:U=0.164327x-0.00273 4 17