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正文內(nèi)容

傳感器課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(編輯修改稿)

2025-02-11 00:56 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 五、思考題: 半橋側(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí),應(yīng)放在: (1)對(duì)邊 (2)鄰邊。 橋路(差動(dòng)電橋)測(cè)量時(shí)存在非線性誤差,是因?yàn)椋?1)電橋測(cè)量原理上存在非線性 (2)應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的 (3)調(diào)零值不是真正為零。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片——全橋性能實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng),理解全橋測(cè)量電路優(yōu)點(diǎn)。 二、 基本原理:全橋測(cè)量電路中,將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?,不同的接入鄰邊,?dāng)應(yīng)變片初始阻值:R1= R2= R3=R4,其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4 時(shí),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(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖 三、 需用器件和單元:同實(shí)驗(yàn)一。 四、實(shí)驗(yàn)步驟: 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。 參考圖 14 接線,將四片應(yīng)變片按正確的方式接入橋路。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 31;實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。 表 31 全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值 重量(g) 。 電壓(mv) 五、思考題: 全橋測(cè)量中,當(dāng)兩組對(duì)邊(RR3 為對(duì)邊)電阻值 R 相同時(shí),即 R1= R3, R2= R4,而 R1≠R2 時(shí),是否可以組成全橋:(1)可以 (2)不可以。 某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)在棒材上貼了兩組應(yīng)變片,如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋,是否需要外加電阻。見圖 32。 圖 32 應(yīng)變片傳感器受拉時(shí)傳感器圓周面展開圖 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理: 實(shí)驗(yàn)四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^單臂、半橋、全橋輸出時(shí)的靈敏度和非線性度,得出相應(yīng)的結(jié)論。 二:實(shí)驗(yàn)原理:如圖4(a)、(b)、(c) 4(a)單臂 4(b)半橋 4(c)全橋 三、實(shí)驗(yàn)步驟:根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)一、二、三所得的數(shù)據(jù),事后在同一坐標(biāo)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(jì)算其靈敏度和非線性度,從中能得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論? (注意:實(shí)驗(yàn)一、二、三中的放大器增益必須相同)。 實(shí)驗(yàn)五 直流全橋的應(yīng)用——電子秤實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片直流全橋的應(yīng)用電路的標(biāo)定。 二、 基本原理:電子秤實(shí)驗(yàn)原理為實(shí)驗(yàn)三全橋測(cè)量原理,通過對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對(duì)應(yīng)值,電壓量綱(V)改為重量量綱(g)即成為一臺(tái)原始電子秤。 三、 需用器件與單元:應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)0?、?yīng)變式傳感器、砝碼、177。15V 電源、177。4V 電源。 四、 實(shí)驗(yàn)步驟: 按實(shí)驗(yàn)一中 2 的步驟將差動(dòng)放大器調(diào)零:參考圖 14 將四個(gè)應(yīng)變片按正確的接法接成全橋形式,合上主控箱電源開關(guān)調(diào)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(diào)節(jié)電位器 Rw3(增益即滿量程調(diào)節(jié)),使數(shù)顯表顯示為 (2V 檔測(cè)顯)。 拿去托盤上的所有法碼,調(diào)節(jié)電器 Rw4(零位調(diào)節(jié)),使數(shù)顯表顯示為 或。 重復(fù) 3 步驟的標(biāo)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(tái)原始的電子秤。 把砝碼依次放在托盤上,填入下表 51: 表 51 標(biāo)定后的應(yīng)變片全橋輸出電壓和重量對(duì)應(yīng)值 重量(g) 電壓(mv) 放入重量稍輕的一件隨身物品(如手機(jī)等),稱出其實(shí)際重量記錄下來(lái)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理: 實(shí)驗(yàn)六 差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒?dòng)變壓器的工作原理和特性。 二、 基本原理:差動(dòng)變壓器的工作原理電磁互感原理。差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)如圖 61 所示,由一個(gè)一次繞組 1 和二個(gè)二次繞組 3 及一個(gè)銜鐵 4 組成。差動(dòng)變壓器一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化,即繞組間的互感隨被測(cè)位移改變而變化。由于把二個(gè)二次繞組反向串接(*同名端相接),以差動(dòng)電勢(shì)輸出,所以把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器式電感傳感器,通常簡(jiǎn)稱差動(dòng)變壓器。 當(dāng)差動(dòng)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(lì)電壓;MM2 分別為一次繞組與兩個(gè)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(gè)二次繞組的電感;R2R22 分別為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。對(duì)于差動(dòng)變壓器,當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí),兩個(gè)二次繞組互感相同,因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同。由于兩個(gè)二次繞組反向串接,所以差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組 L21,這時(shí)互感 M1 大,M2 小, 圖 61 差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 62 差動(dòng)變壓器的等效電路圖 因而二次繞組 L21 內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于二次繞組 L22 內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這時(shí)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)不為零。在傳感器的量程內(nèi),銜鐵位移越大,差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)就越大。同樣道理,當(dāng)銜鐵向二次繞組 L22 一邊移動(dòng)差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)仍不為零,但由于移動(dòng)方向改變,所以輸出電動(dòng)勢(shì)反相。因此通過差動(dòng)變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)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(yīng)動(dòng)勢(shì)為: 由于二次繞組反向串接,所以輸出總電動(dòng)勢(shì)為: 其有效值為:
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