电子秤实验
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电子秤实验
一、实验目的
1. 了解金属箔式应变片的应变效应,电桥的工作原理。
2. 了解单臂电桥、半桥、全桥的性能,并比较其灵敏度和非线性度。
3. 通过实验后能够设计信号放大电路。
二、实验内容及要求
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元件,通过它转换被测部位
受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力
状态。对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。对于半桥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=EKε/2。全桥测量电路中,将受力性相同的两应变片接入电桥对边,当应
变片初始阻值:R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压
U03=KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差得到改善。
三、实验过程、数据记录及有关计算
:
1、 已知应变式传感器已装于应变传感器模板上。各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、
R3、 R4。加热丝也接于模板上,可用万用表进行判别,R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值为50
Ω左右。
2、 接入模板电源15V(从主控台引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板调
节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放的正
负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连,调节实验模板上的调
零电位器RW4,使数显表显示为零(数显表的量程切换开关打到2V档)。关闭主控箱电源。
3、 将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1(即模块左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂
与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7、模块内已连接好),接好电桥调零电位器RW1,
接上桥路电源±4V,此时应将±4V地与±15V地短接(因为不共地) ,检查无误后,合上主控箱
电源开关。调节Rw1,在托盘上不加砝码时,使桥路输出为零。
4、 为便于读取数据,将10只砝码全部置于传感器秤托盘上,调节电位器RW3使VO2输
出为50的整数倍值。在传感器托盘上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读
取相应的数显表值,直到500g砝码加完。记下实验结果填入表2-1。计算系统灵敏度S,
非线性误差δ。
表2-1单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量(g)
电压(mv)
5、 将电桥中的R5改接成R2或R4,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进行半桥实验,见图2-3,接入桥路电源±4V,进行桥路
调零,重复步骤2、3、4,将实验数据记入表2-2,计算灵敏度S,非线性误差δ。
图2-3 应变式传感器半桥实验接线图
表2-2半桥测量时,输出电压与加负载重量值
重量
电压
6、 将传感器四片应变片接成全桥电路,见图2-4。重复步骤2、3、4,将实验结果填入
表2-3;进行灵敏度和非线性误差计算。
图2-4 全桥性能实验接线图
表2-3全桥输出电压与加负载重量值
重量
电压