实验题目∶电阻应变式传感器的灵敏度特性的研究.doc

实验题目：电阻应变式传感器的灵敏度特性的研究； 实验目的：了解电阻应变式传感器的基本原理、结构、基本特性和使用方法；研究比较电阻应变式传感器配合不同的转换电路和测量电路的灵敏度特性，从而掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求；通过称重实验学习电子秤的原理并能设计简单的电子秤； 实验原理： 传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或装置，它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号，传感器给出的信号是电信号，而它感受的信号不必是电信号，因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。 传感器构成： ???????? 敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分； ???????? 转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信号。 传感器种类 ???????? 物理型：利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基础。光敏电阻 ???????? 化学型：利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号 ???????? 生物型：利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。 ???? 传感器的一般特性 指输出信号与输入物理量之间的关系 理想情况：Y = ax， a为灵敏度系数 电阻应变式 上图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。 电阻应变式传感器原理如上图所示。 上图为电阻变化的原理示意图。 转换电路 分为直流电桥和交流电桥，直流电桥里面有电桥电路，单臂电桥，半桥电路，全桥电路。分别有0、1、2、4个应变式电阻取代电桥上的普通电阻。 电桥的平衡条件为R1R4=R2R3 在图b中电路中 当有△R1时，电桥的输出电压为： U0=U(R4/R3)(△R1/R1)/[1+(R2/R1)+(△R1/R1)](1+R4/R3) 电桥的灵敏度为： K=U0/(△R1/R1) 在图c中电路中，有： U02=U[(R1+△R1)/(R1+△R1+R2-△R2)-R3/(R3+R4)] 在图d电路中，有： U03=U△R1/R1 交流与直流的情况基本相同。 实验仪器：导线，电阻，电源，电压表，砝码，应变式传感器，差位放大器 实验步骤： 熟悉仪器 按照下图所示接线，接线前调节差位放大器为0. 将图中R3改为应变式电阻，调零，记录输出电压与加载重物之间的关系。 R4更换为应变式电阻，方向与R3相反，调零，记录输出电压与加载重物之间的关系。 R1，R2更换为应变式电阻，调零，记录输出电压与加载重物之间的关系。 实验数据： 砝码重量为一个20g，电源输出电压为±4v，上图中V的量程为2v 步骤三时： 砝码数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电压(e-3v) 0 12 24 36 48 60 73 85 98 111 123 电压(e-3v) 7 19 30 42 53 65 77 88 100 112 123 步骤四时： 砝码数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电压(e-3v) 0 23 47 71 94 118 141 165 188 212 235 电压(e-3v) 3 26 49 72 96 119 143 165 188 212 235 步骤五时： 砝码数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电压(e-3v) 0 45 90 135 181 227 273 318 364 410 456 电压(e-3v) -1 44 93 138 184 229 274 319 364 410 456 数据处理和图： 步骤三中内容： 上升曲线为： Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A -0.72727 0.33251 B 0.61636 0.00281 得出S=0.61636 下降曲线为： Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A 7 0.17565 B 0.58091 0.00148 得出S为0.58091 步骤四中内容： 上升曲线为： Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A -0.04545 0.17838 B 1.17682 0.00151 得出S为1.17682 下降曲