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传感器实验报告模板

篇一：传感器实验报告

传感器实验报告

题目：

院别：

专业：班级：姓名：学号：指导教师：

二〇一四年六月八日

传感器部分

实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和

性能。二、基本原理

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?

l

（1）S

当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长?l，横截

面积相应减小?S，电阻率因晶格变化等因素的影响而改

变??，故引起电阻值变化?R。对式（1）全微分，并用相对

变化量来表示，则有：

?R?l?S??（2）???RlS

式中的?l为电阻丝的轴向应变，用?表示，常用单位??

（1??=1×10?6）。若径向应变为?r，

电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比?表示

为????，因为?S=2（?r），则（2）（?l）

式可以写成：

?R?l??????l?l（3）

?1?2?）??（1?2???k0Rl??lll

式（3）为“应变效应”的表达式。k0称金属电阻的灵

敏系数，从式（3）可见，k0受两个因素影响，一个是（1+2?），

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?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?，对半导体，

k0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k0=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：

??E（4）

式中σ——测试的应力；

E——材料弹性模量。

可以测得应力值σ。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。

三、需用器件与单元

传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元、砝码、

智能直流电压表（或虚拟仪表中直流电压表）、±15V电源、

±5V电源，传感器调理电路挂件。

四、实验内容与步骤

1．应变片的安装位置如图1-1所示，应变式传感器已

装在传感器实验箱（一）上，传感器中各应变片已接入模板

的左上方的R1、R2、R3、R4，可用万用表测量R1=R2=R3=R4=350

Ω。

R4

R3

R1

R2

图1-1应变式传感器安装示意图

2．把?15V直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验

挂箱，检查无误后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，

调节Rw3使之大致位于中间位置（Rw3为10圈电位器），再

进行差动放大器调零，方法为：将差动放大器的正、负输入

端与地短接，输出端Uo2接直流电压表，调节实验模板上调

零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源

开关。（注意：当Rw3的位置一旦确定，就不能改变。）

图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图

3．按图1-2将应变式传感器的其中一个应变片R1（即

模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接

成直流电桥，（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零

电位器Rw1，接上桥