【2017年整理】传感器实验.doc

一 金属箔式应变片――半桥搭建 一、实训目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，掌握其接线方法。 二、实训仪器：同项目一 三、相关原理： 不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为 Uo=EKε/2 = （2-1） E为电桥电源电压，式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 四、实训内容与操作步骤 1．应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。 2．差动放大器调零，参考实训项目一步骤2。 3．按图2-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边。 4．加托盘后电桥调零，参考实训项目一步骤4。 5．在应变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200g砝码加完，计下数显表值，填入下表，关闭电源。 表2-1 重量(g) 电压(mV) 五、实训报告 根据表2-1的数据，计算灵敏度L=ΔU/ΔW，非线性误差δf2 六、思考题 引起半桥测量时非线性误差的原因是什么？ 图2-1 双臂电桥接线图 二 金属箔式应变片――全桥搭建 一、实训目的： 了解全桥测量电路的性能，掌握其接线方法。 二、实训仪器： 同项目一。 三、相关原理： 全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图3-1，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：Uo=KEε （3-1） E为电桥电源电压，式3-1表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。 四、实训内容与操作步骤 1．应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。 2．差动放大器调零，参考实训项目一步骤2。 3．按图 3-1接线， 将受力相反（一片受拉， 一片受压）的两对应变 片分别接入电桥的邻边。 4．加托盘后电桥调 零，参考实训项目一步骤4。 图3-1 5．在应变传感器托 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200g砝码加完， 计下数显表值，填入下表3-1，关闭电源。 图3-1 全桥电路接线图 表3-1 重量(g) 电压(mV) 五、实训报告 根据记录表3-1的数据，计算灵敏度L=ΔU/ΔW，非线性误差δf3 三 扩散硅压阻压力传感器差压测量 一、实训目的： 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。 二、实训仪器 压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V、±15V。 三、相关原理 在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，摩托罗拉公司设计出X形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。 扩散硅压力传感器的工作原理：在X形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时，在垂直电流方向将会产生电场变化，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo。 （4-1） 式中d为元件两端距离。 实验接线图如图4-2所示，MPX10有4个引出脚，1脚接地、2脚为Uo+、3脚接+5V电源、4脚为Uo-；当P1P2时，输出为正；P1P2时，输出为负。 图4-1 扩散硅压力传感器原理图 四、实训内容与操作步骤 1．接入+5V、±15V直流稳压电源，模块输出端Vo2接控制台上数显直流电压表，选择20V档，打开实训台总电源。 4．调节Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端Ui短路，然后调节Rw3使直流电压表200mV档显示为零，取下短路导线。 5．气室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小孔后，使两个气室的压力相对大气压均为0，气压计指在“零”刻度处，将MPX10的输出接到差动放大器的输入端Ui，调节Rw1使直流电压表200mv档显示为零。 6．保持负压力输入P2压力零不变，增大正压力输入P1的压力到0.01MPa，每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压