实验一金属箔式应变片.doc

实验一金属箔式应变片——半桥性能实验
一、实验目的
比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
二、实验仪器
双杆式悬臂梁应变传感器、托盘、砝码、数显电压表、V电源、差动放大器、电压放大器、万用表
三、实验原理
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
(2-1)
式中为电阻丝电阻相对变化;
为应变灵敏系数;
为电阻丝长度相对变化;
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。
图2-1 半桥面板接线图
四、实验内容与步骤
,可参考图1-1。
-1接好“差动放大器”和“电压放大器电路”。“差动放大器”调零,参考实验一步骤2。将“差动放大器”的输入端短接并与地相连,“电压放大器”输出端接数显电压表(选择200mV档),开启直流电源开关。将“差动放大器”增益电位器与“电压放大器”增益电位器调至最大位置(顺时针最右边),调节调零电位器使电压表显示为0V。关闭直流开关电源。(两个增益调节的位置确定后不能改动)
-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。
。加托盘后调节Rw2使电压表显示为零(采用200mV档)。
,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,记下实验结果,填入表2-1。
表2-1
重量(g)
电压(mV)
,关闭实验台电源,整理好实验设备。
五、实验报告
根据所得实验数据,计算灵敏度S=ΔU/ΔW和半桥的非线性误差δf2。
六、思考题
引起半桥测量时非线性误差的原因是什么?
七、注意事项
实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器,量程较小。因此,加在传感器上的压力不应过大(),以免造成应变传感器的损坏!
实验二扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的
了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。
二、实验仪器
压力传感器、气室、气压表、分压器、差动放大器、电压放大器、直流电压表
三、实验原理
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,如图10-1所示,在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。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如图10-1,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(本实验采用改变气室内的压强的方法改变剪切力的大小),在垂直于电流方向将会产生电场变化,该电场的变化引起电位变化,则在与电流方向垂直的两侧得到输出电压Uo。
(10-1)
式中d为元件两端距离。
实验接线图如图10-2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P1>P2时,输出为正;P1<P2时,输出为负(P1与P2为传感器的两个气压输入端所产生的压强)。
图10-1 扩散硅压力传感