太原理工大学学生实验报告.docx

太原理工大学学生实验报告
学院名称
现代科技学院
专业班级
信息08-2
学号
2008100780
实验成绩
学生姓名
刘洁琼
同组人姓名
岳文远、郑耀强、陈书星
实验日期
课程名称传感器原理与应用 实验”上，从左到右依次为Rl、R2、R3、R4。可用万用表 进行测量，R1=R2=R3=R4=350QO
金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。 金属的电阻表达式为：
R = p (1)
S
当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长Al，横截面积相应减小AS，电阻率因晶格变 化等因素的影响而改变Ap，故引起电阻值变化AR。对式(1)全微分，并用相对变化量来表示, 则有：
(2)
AR _ Al AS Ap
R l S p
式中的Al为电阻丝的轴向应变，用£表示，常用单位皿(1皿=1x10-6 m%m)O若径向 应变为Ar/r，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比卩表示为Ar/r _-( A%)，因为 ASS =2( Ar/r)，则(2)式可以写成：
（3）
竺旦（1 + 2 Q +俎=（1 + 2卩+也）=k理
R l P Ml l 0 l
式（3）为“应变效应”的表达式。k称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，k受两个
0 0
因素影响，一个是（1+2卩），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是 £），是材料的电
阻率P随应变引起的（称“压阻效应”。对于金属材料而言，以前者为主，则k0 -1 + 2卩，对半
导体，k 0值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对
变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数ko=2左右。
用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微 小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过调理转换电路转换为相应 的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值£，而根据应力应变关系
◎二 E£ （4）
O——测试的应力； E――材料弹性模量。
可以测得应力值O。通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应 变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。电阻应变片可分为金属丝式应 变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。
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U= EK£ /4,式中E为电桥供电电压，K为应变灵敏系数。
应变式传感器信号调理实验电路图如图2-1所示。
+15W3
式中
Portl
C1
■
R5
2 OK
8
C4 亠I -
M RIO 20K
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0 luF Ul
6
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R12 20K
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C2
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RW2 10K

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V
R19-

dHHi1,
-
… -15 V

D2
V
图2-1应变式传感器信号调理实验电路图
三、实验设备
THVZ-1型传感器实验箱中应变式传感器实验单元、砝码、万用表（自备）、信号调理挂箱、 应变式传感器调理模块。
四、实验内容与步骤
将“应变式传感器调理模块”插放到相应的实验挂箱上，在确保上述模块插放无误后，从 实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源（电源的大小及正负极性不能接错）
检查无误后，合上主控台电源开关，进行差动放大器调零，方法为：将应变式传感器信号 调理实验电路的输入端Ui与地短接，调节实验模板上调零电位器Rw2,使Uo端输出电压为零，（万 用表2V档测量）。关闭主控台电源。（注意：当Rw2的位置一旦确定，就不能改变。）
按图2-3将应变式传感器的其中一个应变片R1 （即模板的R1）接入电桥作为一个桥臂与 R5、R6、R7接成直流电桥，（R5、R6、R7在模块内已接好），接好电桥调零电位器Rw1，接上