傳感器課程實驗指導書(編輯修改稿)
2025-02-11 00:56 本頁面
【文章內容簡介】 五、思考題： 半橋側量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片接入電橋時，應放在： (1)對邊 (2)鄰邊。 橋路(差動電橋)測量時存在非線性誤差，是因為：(1)電橋測量原理上存在非線性 (2)應變片應變效應是非線性的 (3)調零值不是真正為零。 實驗數(shù)據處理：實驗三 金屬箔式應變片——全橋性能實驗 一、 實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，理解全橋測量電路優(yōu)點。 二、 基本原理：全橋測量電路中，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，不同的接入鄰邊，當應變片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4 時，其橋路輸出電壓 U03=KEε。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。 圖 31 應變片全橋特性實驗接線示意圖 三、 需用器件和單元：同實驗一。 四、實驗步驟： 傳感器安裝同實驗一。 參考圖 14 接線，將四片應變片按正確的方式接入橋路。將實驗結果填入表 31；實驗后進行靈敏度和非線性誤差計算。 表 31 全橋輸出電壓與加負載重量值 重量(g) 。 電壓(mv) 五、思考題： 全橋測量中，當兩組對邊(RR3 為對邊)電阻值 R 相同時，即 R1= R3, R2= R4,而 R1≠R2 時，是否可以組成全橋：(1)可以 (2)不可以。 某工程技術人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應變片，如何利用這四片電阻應變片組成電橋，是否需要外加電阻。見圖 32。 圖 32 應變片傳感器受拉時傳感器圓周面展開圖 實驗數(shù)據處理： 實驗四 金屬箔式應變片單臂、半橋、全橋性能比較 一、實驗目的：比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，得出相應的結論。 二：實驗原理：如圖4（a）、（b）、（c） 4（a）單臂 4（b）半橋 4（c）全橋 三、實驗步驟：根據上面實驗一、二、三所得的數(shù)據，事后在同一坐標系中分別作出單臂、半橋和全橋的電壓/重量輸出曲線，分別計算其靈敏度和非線性度，從中能得出什么實驗結論？ (注意：實驗一、二、三中的放大器增益必須相同)。 實驗五 直流全橋的應用——電子秤實驗 一、 實驗目的：了解應變片直流全橋的應用電路的標定。 二、 基本原理：電子秤實驗原理為實驗三全橋測量原理，通過對電路調節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對應值，電壓量綱(V)改為重量量綱(g)即成為一臺原始電子秤。 三、 需用器件與單元：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、砝碼、177。15V 電源、177。4V 電源。 四、 實驗步驟： 按實驗一中 2 的步驟將差動放大器調零：參考圖 14 將四個應變片按正確的接法接成全橋形式，合上主控箱電源開關調節(jié)電橋平衡電位器 Rw1，使數(shù)顯表顯示 。 將 10 只砝碼輕輕地全部置于傳感器的托盤上，調節(jié)電位器 Rw3(增益即滿量程調節(jié))，使數(shù)顯表顯示為 (2V 檔測顯)。 拿去托盤上的所有法碼，調節(jié)電器 Rw4（零位調節(jié)），使數(shù)顯表顯示為 或。 重復 3 步驟的標定過程，一直到精確為止，把電壓量綱 V 改為重量量綱 g，就可秤重，成為一臺原始的電子秤。 把砝碼依次放在托盤上，填入下表 51： 表 51 標定后的應變片全橋輸出電壓和重量對應值 重量(g) 電壓(mv) 放入重量稍輕的一件隨身物品（如手機等），稱出其實際重量記錄下來。 實驗數(shù)據處理： 實驗六 差動變壓器的性能實驗 一、 實驗目的：了解差動變壓器的工作原理和特性。 二、 基本原理：差動變壓器的工作原理電磁互感原理。差動變壓器的結構如圖 61 所示，由一個一次繞組 1 和二個二次繞組 3 及一個銜鐵 4 組成。差動變壓器一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化。由于把二個二次繞組反向串接（＊同名端相接），以差動電勢輸出，所以把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器，通常簡稱差動變壓器。 當差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響），它的等效電路如圖 62 所示。圖中 U1 為一次繞組激勵電壓；MM2 分別為一次繞組與兩個二次繞組間的互感：LR1 分別為一次繞組的電感和有效電阻；L2L22 分別為兩個二次繞組的電感；R2R22 分別為兩個二次繞組的有效電阻。對于差動變壓器，當銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互感相同，因而由一次側激勵引起的感應電動勢相同。由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當銜鐵移向二次繞組 L21，這時互感 M1 大，M2 小， 圖 61 差動變壓器的結構示意圖 圖 62 差動變壓器的等效電路圖 因而二次繞組 L21 內感應電動勢大于二次繞組 L22 內感應電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的量程內，銜鐵位移越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當銜鐵向二次繞組 L22 一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。 由圖 62 可以看出一次繞組的電流為： 二次繞組的感應動勢為： 由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動勢為： 其有效值為：
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