实验一电阻应变片传感器的灵敏度测量
一．实验目的
了解电阻应变片的转换原理和直流电桥的特性；
掌握电阻应变传感器电压输出灵敏度的测量方法；
比较不同电阻应变片组成电桥电路的特性。
二．实验原理
应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，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。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，电桥输出为零，在
桥臂四个电阻R1,R2,R3,R4中，电阻的相对变化率分别为∆R1
R1，∆R2
R2，
∆R3
R3，
∆R4
R4
。在电桥连接过程中应注意应
变片的符号。在半桥测量中可以通过不同的组合方式来提高测量灵敏度或消除不需要的成分（如消除温度影响及非线性）。
三．实验所需部件
直流稳压源±4V，±2V，金属箔式应变片和半导体式应变片各二片，），直流调平衡电位器W D，双平行式悬臂梁，螺旋测微头，差动放大器，数字电压表。
四．实验内容
1．金属箔电阻应变片（组成直流电桥：单臂电桥，双臂电桥），传感器的灵敏度测量。
先开启仪器电源，接通直流工作电源开关预热。
熟悉各部件配置，功能，作用方法，操作注意事项。
差动放大器调零。（输入端正负极短接并接地，输出端接数字电压表，数字电压表置2V档；差动放大器增益为100，旋钮顺时针旋至最大；用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零；调零后拆去短接导线。）
按照下图连接测试电桥电路。（应变电桥电路为单臂工作状态，应变片接入电桥电路时注意受力方向，如半桥时需要注意连接方式；检查确认无误时才能连上应变桥的直流工作电压；更换应变片前先断开应变桥直流工作电源）
调整测微头起始点位置，（能向上、向下移动5mm为准，测微头端面与磁钢接触良好。）同时将平行式悬臂梁初调至水平。
调节直流调平衡电位器W D使系统输出为零。
旋动测微头带动悬臂梁分别作向上、向下位移运动（水平状态输出电压为零），每移动0.5mm在下表中记录差动放大器一个输出电压值V（数字电压表置2V档）。根据V~x数据计算灵敏度S值（S=∆V
）
∆x （由于位移测量时容易造成零点偏移，在计算时可将正∆x和负∆x的灵敏度分开计算，再求平均值）；并在同一坐标图中画出V~x曲线。
2．半导体电阻应变片（组成直流电桥：单臂电桥，双臂电桥），传感器的灵敏度测量。
测量方法同“1”。记录V~x数据填入原始数据记录纸的表1中，求出灵敏度；在同一坐标图上画出V~x曲线，并比较它们的灵敏度和线性。
五．注意事项
1．注意带连接线的接插导线的使用方法；接插导线尽可能短，以避免引入干扰。
2．做单臂电桥实验时，由于应变片的零漂和蠕变现象的客观存在，桥路中的三个精密电阻与应变片的零漂值一致的可能性很小，如果没有采用补偿的话，单臂电桥测试电路会出现输出电压漂移现象，这是真实地反映了应变片的特性，但是只要采用了双臂或全桥测试电路，系统就会稳定，这是因为同一批次的应变片的漂移和蠕变值相近，连接为双臂和全桥形式后，根据电桥电路的特性起到了补偿作用，这也就是应变片在实际应用中无一例外地采用全桥测试电路的原因。
应变片接入电桥时注意其受力方向。
3．直流激励电压不能过大，以免造成应变片损坏。
4．更换应变片前，先断开应变桥激励电压；完成换片接线后，要同时调整相对应的激励电压。
5．稳压电源不能对地短路。
6．由于进行位移测量时测微头要从0→正的最大值，又回复到零，再从0→负的最大值，因此容易造成零点偏移，在此计算灵敏度时可将正∆x的灵敏度和负的∆x的灵敏度分开计算，再求平均值。7．进行上述实验时激励电压、差动放大器增益、测微头起始点位置等外部环境必须一致才能进行测量结果比较。
实验二电容传感器的特性研究
一、实验目的
熟悉差动变面积式电容传感器灵敏度的测量方法。
二．实验原理
电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。
差动变面积式电容传感器是由两组定极板和一组动极板组成。当动极板移动，改变了与定极板的相对位置时，动、定极板之间的重叠面积发生变化，极板间电容也随之发生相应的变化，两组电
容值一增一减，成差动电容输出。假如上层定极板与动极板形成的电容为C x1，下层定极板与动极板形成的电容为C x2，当C x1与C x2接入电桥电路作为相邻桥臂时，桥路的输出与电容量变化有关，即与振动台的位移有关。
三．实验所需部件
电容传感器，电容变换器，差动放大器，低频振荡器，T形测微头，激振器I。
四．实验内容
按上图接线，电容变换器和差动放大器和增益适中。
装上测微头，带动动极板产生位移，使电容传感器动极板位于两定极板中某一位置时，差动放大器输出为零。
以此为起点，向前，向后使动极板发生位移，每次移动0.5mm，直到动极板与一组定极板全部重合为止。将V~x数据记录在原始数据记录纸的表2中，绘出V~x曲线，求得灵敏度。
低频振荡器输出接“激振I”端，在工作台上安装好电容传感器，适当调节频率和振幅，使差动放大器输出波形较大（切勿产生相互碰擦）但不失真，用示波器观察波形。
五、注意事项
实验中电容动极板与两定极板间距须相等,必要时可稍作调整。位移和振动时极板切勿产生相互碰擦，否则会引起输出信号畸变。若差动放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波,可将电容变换器增益适当减小。
六、实验报告要求
1、实验报告中包括老师签字的原始数据记录纸及数据处理过程和结果，不需要复制指导书中的其他内容；
2、每组交一份实验报告，在原始数据记录纸中注明组员学号、专业、姓名及分工。
附：原始数据记录纸
