自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验

实验一直流全桥的应用——电子秤实验
一．实验目的
了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。

二．基本原理
电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。

三．需用器件与单元
CGQ-CD-01实验模块、CGQ-YD-04实验模块、CGQ-DB-01模块、砝码、电压表、±15V电源、可调电源、万用表（自备）。

四．实验步骤
1．接入模块电源±15V（从面板CGQ-02引入）
实验模块接入模块电源±15V（从面板CGQ-02引入），检查无误后，合上电源开关，将CGQ-CD-01实验模块调节增益电位器RW1顺时针调节到大致中间位置，再进行差动放大器调零，方法介绍：将差放的Vi1、Vi2输入端与地短接，输出端与CGQ-02面板上的电压表输入端Vi相连，调节CGQ-CD-01实验模块上调零电位器RW2，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。

关闭面板CGQ-02电源：按图3-2全桥接线，合上面板CGQ-02电源开关调节CGQ-YD-04模块电桥平衡电位器RW1，使电压表显示0.00V（2V档测量）。

图3-2 全桥实验接线图
2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器RW3（增益即满量程调节），使电压表显示为0.20V（2V档测量）或-0.20V。

3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器RW2（零位调节），使电压表显示为0.00V或-0.00V。

4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可称重，成为一台原始的电子秤。

6．根据上表计算误差与非线性误差。

传感器实验报告电子秤心得引言传感器作为现代工程技术中的重要组成部分，广泛应用于各种仪器仪表和自动控制系统中。

在本次实验中，我们深入了解了电子秤传感器的原理、结构、工作方式以及其在实际应用中的优势和限制。

通过实际操作电子秤，我们对传感器的使用和校准方法有了更深刻的理解和体验，并总结出了一些心得和体会。

实验目的1. 了解电子秤传感器的工作原理和结构；2. 掌握电子秤传感器的使用方法；3. 学会电子秤传感器的校准方法。

实验步骤1. 熟悉电子秤传感器的结构和工作原理；2. 连接电子秤传感器至数据采集仪器；3. 在电子秤上放置不同重量的物体，并记录读数；4. 分析记录的数据，计算电子秤的误差；5. 根据误差情况，调整电子秤传感器的工作参数，进行校准；6. 重复步骤3-5，直到电子秤的误差达到要求；7. 记录校准结果，并进行数据分析。

实验结果根据我们的实验数据，我们发现电子秤传感器的读数与真实重量存在一定的误差。

通过多次校准，我们逐渐减小了电子秤传感器的误差，使其更加准确地显示物体的重量。

最终，我们得到了一个准确可靠的电子秤。

心得体会本次实验让我对传感器有了更深入的认识和理解。

在实际操作中，我们不仅了解了传感器的工作原理和结构，还学会了如何使用和校准传感器。

通过分析数据和调整参数，我们逐渐提高了电子秤传感器的准确性，使其能够更好地满足实际应用的需求。

在实验过程中，我也遇到了一些问题和挑战。

首先，我发现传感器的读数受到外界环境和人为干扰的影响较大，因此需要进行严格的校准。

其次，传感器的精度和灵敏度也会受到传感器本身质量和使用环境的影响。

因此，在使用和校准传感器时，我们需要仔细调整参数并注意环境因素，以保证准确测量。

此外，通过本次实验，我还深刻认识到传感器在现代社会中的重要性。

无论是工业生产线上的自动化控制系统，还是日常生活中的各种电子设备，都离不开传感器的应用。

传感器的发展对提高工作效率、降低成本和保证产品质量起到了重要的作用。

综合实验报告学院医学工程学院实验名称生物医学测量与传感器综合实验专业班级学生姓名学号指导教师成绩实验一应变片单臂特性实验一、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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。

金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。

（E为供桥电压）。

三、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提振动台）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。

如下图1—6所示。

2、差动放大器调零点：按图1—7示意接线。

将F／V表的量程切换开关切换到2V档，合上实验箱主电源开关，将差动放大器的拨动开关拨到“开”位置，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转半圈，调节调零电位器，使电压表显示电压为零。

差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。

图1—7 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—8示意接线(粗细曲线为连接线)。

一、实验目的1. 了解电子秤的工作原理和测量方法。

2. 掌握电子秤的校准和误差分析。

3. 提高对电子秤在实际应用中的准确性和可靠性的认识。

二、实验原理电子秤是一种利用电子传感器将物体重量转换为电信号的测量仪器。

其工作原理如下：1. 物体放置在电子秤的秤盘上，通过秤盘的弹性变形，将物体的重量传递到传感器上。

2. 传感器将物体的重量转换为电信号，通过放大、处理等电路，将电信号转换为数字信号。

3. 数字信号经过处理后，显示在电子秤的显示屏上，即为物体的重量。

三、实验仪器与材料1. 电子秤2. 标准砝码3. 待测物体4. 电脑（用于数据记录与分析）四、实验步骤1. 将电子秤放置在水平、稳定的台面上，确保电子秤处于工作状态。

2. 使用标准砝码对电子秤进行校准，确保电子秤的初始读数准确。

3. 将待测物体放置在电子秤的秤盘上，读取电子秤的示数。

4. 记录下待测物体的重量数据，重复多次实验，求平均值。

5. 分析实验数据，计算电子秤的误差。

五、实验数据及结果1. 标准砝码校准数据：- 标准砝码重量：100g- 电子秤示数：100.2g- 校准误差：0.2g2. 待测物体实验数据：- 待测物体重量：50g- 电子秤示数：49.8g- 实验次数：5次- 平均值：49.96g3. 误差分析：- 绝对误差：0.04g- 相对误差：0.08%六、实验结论1. 电子秤可以准确地测量物体的重量。

2. 通过标准砝码校准，可以减小电子秤的初始误差。

3. 实验结果表明，电子秤的测量结果具有较高的准确性和可靠性。

七、实验心得1. 在实验过程中，应注意电子秤的放置稳定性，避免因台面不平导致误差。

2. 实验前应对电子秤进行校准，以确保测量结果的准确性。

3. 在进行多次实验时，应注意记录数据，以便分析误差并提高实验结果的可靠性。

八、注意事项1. 电子秤应放置在水平、稳定的台面上，避免因台面不平导致误差。

2. 避免将电子秤放置在高温、潮湿、有腐蚀性气体等恶劣环境中。

一、实训背景随着科技的飞速发展，传感器技术在我国得到了广泛的应用。

电子秤作为一种重要的称重设备，在工业、商业、医疗等领域发挥着至关重要的作用。

本次实训旨在通过设计和制作一个基于传感器的电子秤，深入了解传感器的工作原理，掌握电子秤的设计与制作方法，提高动手实践能力。

二、实训目的1. 熟悉传感器的工作原理和性能指标；2. 掌握电子秤的设计与制作方法；3. 培养团队合作精神和动手实践能力；4. 提高电子秤的调试和维修能力。

三、实训内容1. 传感器选型与电路设计本实训选用压力传感器作为称重元件，其主要性能指标如下：- 测量范围：0-10kg- 灵敏度：2.0mV/V- 线性度：±0.5%- 零点漂移：±0.5mg根据传感器性能指标，设计电路如图1所示。

电路主要由压力传感器、放大电路、A/D转换器、微处理器、显示屏和按键组成。

2. 电路制作与调试（1）制作电路板：按照电路图焊接电路板，注意元器件的安装位置和焊接质量。

（2）调试电路：首先检查电路连接是否正确，然后进行以下调试：- 调试放大电路：调整放大电路的增益，使输出信号满足A/D转换器的输入范围。

- 调试A/D转换器：调整A/D转换器的参考电压，确保转换精度。

- 调试微处理器：编写程序，实现数据采集、处理和显示等功能。

3. 软件设计（1）编写程序：使用C语言编写程序，实现以下功能：- 数据采集：采集传感器输出的模拟信号，并转换为数字信号。

- 数据处理：对采集到的数据进行滤波、放大等处理。

- 显示：将处理后的数据显示在LCD屏上。

- 按键控制：实现按键功能，如清零、单位切换等。

（2）功能演示：通过按键控制，实现以下功能：- 显示重量：实时显示当前重量。

- 清零：清空当前重量数据。

- 单位切换：切换重量单位，如克、千克等。

四、实训结果与分析1. 实训结果经过设计和制作，成功实现了一个基于传感器的电子秤，其性能指标如下：- 测量范围：0-10kg- 精度：±0.5%- 显示分辨率：0.1kg2. 结果分析（1）电路设计合理，元器件选型合适，电路性能稳定。

传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验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。

可⽤于能转化成变形的各种⾮电物理量的检测，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。

根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最⼤偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。

四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。

从⽽将ΔR转换成ΔV。

2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。

所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。

3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。

4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。

实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。

数字电⼦秤实验原理如图5—1。

本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为⼀台原始电⼦秤。

图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。

一、实训背景随着科技的不断发展，传感器技术在我国得到了广泛应用。

电子称传感器作为传感器的一种，具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点，在工业、商业、医疗等领域发挥着重要作用。

为了提高学生的实际操作能力和工程实践能力，我们开展了电子称传感器的实训课程。

二、实训目的1. 了解电子称传感器的工作原理和基本结构。

2. 掌握电子称传感器的安装、调试和维修方法。

3. 学会使用电子称传感器进行重量测量。

4. 提高学生的团队合作能力和工程实践能力。

三、实训内容1. 电子称传感器基本原理及结构2. 电子称传感器的安装与调试3. 电子称传感器的维修与保养4. 电子称传感器在重量测量中的应用四、实训过程1. 电子称传感器基本原理及结构（1）电子称传感器的工作原理电子称传感器是一种将物体的重量转换为电信号的装置。

其基本原理是利用物体的重量使传感器产生形变，进而产生电信号。

常见的电子称传感器有应变片式、电容式、压阻式等。

（2）电子称传感器的结构电子称传感器主要由弹性体、应变片、放大器、滤波器、信号调理电路等组成。

其中，弹性体是传感器的核心部分，它将物体的重量转化为形变。

2. 电子称传感器的安装与调试（1）安装安装电子称传感器时，需确保传感器与被测物体接触良好，避免传感器受到外界干扰。

安装过程中，要注意以下几点：1. 选择合适的传感器型号；2. 检查传感器引脚是否完好；3. 确保传感器与电路板连接正确；4. 检查传感器固定是否牢固。

（2）调试调试电子称传感器时，需调整放大器增益、滤波器截止频率等参数，使传感器输出信号稳定。

调试过程中，要注意以下几点：1. 测量传感器输出信号；2. 调整放大器增益，使输出信号在有效范围内；3. 调整滤波器截止频率，消除干扰信号；4. 检查传感器工作状态，确保传感器输出信号稳定。

3. 电子称传感器的维修与保养（1）维修电子称传感器在使用过程中，可能会出现以下故障：1. 传感器输出信号不稳定；2. 传感器灵敏度下降；3. 传感器损坏。

三、实验效果分析（包过仪器设备等使用效果）三、实验效果分析：①由实验数据可知测量砝码时的灵敏度为：S=0.05V/100g=0.5mv/g②实验中应注意砝码和重物应放于同一点。

③要将些电子秤方案投入到实际生活中应将差动放大器的放大倍数调大些，让电子秤的灵敏度提高些，在重量为0时电子秤的示数也为0，每增加1g电子秤的示数最好是加1，那样更加好看，当称重为非零时应给一定的补偿让此时的计数也为0。

教师评语指导教师年月日江西师范大学物理与通信电子学院教学实验报告专业：电子信息工程2010年4月13日实验名称交流全桥的应用——电子秤指导老师姓名年级08级学号成绩一、预习部分1、实验目的2、实验基本原理3、主要仪器设备（包含必要的元器件、工具）一、实验目的：实验目的：了解交流供电的四臂应变电桥的原理和工作情况。

主要仪器设备：所需单元及部件：音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、F／V表、双平行梁、应变片、测微头、主、副电源、示波器。

二、实验原理：图4三、主要仪器设备：所需单元及部件：音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、F／V表、双平行梁、应变片、测微头、主、副电源、示波器。

二、实验操作步骤1．实验数据、表格及数据处理2．实验操作过程（可以用图表示）3．结论1.实验数据、表格及数据处理如下：Matlab 数据处理：x=20:20:100;y=[0.01,0.02,0.03,0.04,0.05];plot(x,y,'*');a=polyfit(x,y,1);xi=0:0.001:100;yi=polyval(a,xi);plot(x,y,'go','MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','r','MarkerSize',5) xlabel('质量/g','fontsize',10);ylabel('电压/V','fontsize',10);axis([0 100 0 0.05])hold onplot(xi,yi,'linewidth',1,'markersize',1)legend('原始数据点','拟合直线1')plot(x,y) 2、实验操作过程如下：①差动放大器调整为零：将差动放大（＋）、（－）输入端与地短接，输出端与Ｆ／Ｖ表输入端Vi相连，开启主、副电源后调差放的调零旋钮使Ｆ／Ｖ表显示为零，再将Ｆ／Ｖ表切换开关置２Ｖ档，再细调差放调零旋钮使Ｆ／Ｖ表显示为零，然后关闭主、副电源。

自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的1.了解全桥电路的基本原理及其应用在电子秤中的原理；2.了解荷重传感器的工作原理及构造；3.掌握使用程序来采集、处理、显示传感器数据的基本方法；4.熟悉各种测量仪表和传感器的使用方法。

二、实验仪器与材料仪器：电压表、万用表、示波器、笔式记录仪等。

材料：直流稳压电源、全桥位移传感器、万用表测量导线、电阻等。

三、实验原理电子计重秤的工作原理是：利用承重结构产生的微小形变，经过荷重传感器转换成微小电压信号，进而转化成数字量信号进行显示、储存等处理。

1. 全桥电路的基本原理全桥电路由四个电阻组成的电路，它被用来测量小信号。

常用于压力、应力、扭矩等物理量的测量。

当桥中一个臂变化时，桥中的电阻值随之发生变化，检测出变化后，选用差动法放大这个信号。

可理解为是电路的强化作用，通过放大电路来使信号得到更好的运用。

2. 电子秤的原理电子秤是一种新型计量仪器，由荷重传感器、变换器、显示器、电源等组成。

它使用荷重传感器将重物产生的应变信号转化成弱的电信号后，再经过放大、滤波、积分等处理后转化成可视的数码显示。

电子秤以其高精度、高灵敏度、高分辨率、精准度高等优点，已取代了传统的机械计量秤，成为工业生产和科技测试中的必需品。

四、实验步骤1.按照电路原理图连接电路。

2.使用万用表测量各个电路元件的值和完整性。

3.连接示波器，打开电源。

4.根据电路原理图调节电压幅度和频率。

5.根据显示器显示的数字，计算出物体的重量。

5 操作结果与分析我们将自己重量放在电子秤上，原本应该显示70kg左右但是并没有，存在一定的误差。

同时，可以通过调整供电范围、改变采样时间和滤波等来消除噪音干扰，获得更准确的读数。

此外，需要注意的是，由于荷载传感器本身与环境温度有关，因此在长期使用过程中，需要周期性校准调整以保证其准确性。

六、实验结论1.全桥电路是一种用于测量小信号的电路，在物理量测量中应用广泛。

传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间 2014 年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号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：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、±15V、±4V电源、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：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=Δl/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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。

图1-1通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压εk E R RR R R E U 4R 4E 21140=∆⋅≈∆⋅+∆⋅= （1-1） E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为%10021L ⋅∆⋅-=RR γ。

四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R 1、R 2、R 3、R 4上，可用万用表测量判别，R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω。

2．从主控台接入±15V 电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端U i 短接，输出端Uo 2接数显电压表（选择2V 档），调节电位器Rw 3，使电压表显示为0V ，Rw 3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。

图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R 1）接入电桥与R 5、R 6、R 7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw 1，直流电源±4V （从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端U i ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw 1,使电压表显示为零。