传感器综合实验报告.docx
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1、传感器综合实验报告传感器综合实验 实验目的 1. 了解应变电桥的原理、特性和用途; 2. 研究应变电桥电路的各种变化,比较直流单臂电桥、直流差动全桥的电路特性。 3. 通过实验学会集成运算放大器及不平衡电桥的一些调节方法。 实验原理 1. 电阻应变片 电阻应变片是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的敏感元件。它是应变式传感器中的主要组成部分。使用时可以将它直接粘贴在被测试的各待测部位,也可以与弹性元件粘贴再一起制成力传感器、压力传感器或加速度传感器。应变式传感器具有广泛的用途。例如,它可以检测机械装置或建筑构件各部分的力学状态,如应力、应变、振动、冲击、响应速度、同步情况、离心力及不平
2、衡力的大小等;也可用于电子称、汽车衡、轨道衡及各种给料系统。 电阻应变片主要有金属电阻应变片和半导体电阻应变片两大类,其中金属电阻应变片按结构又分为金属丝电阻应变片和金属箔式电阻应变片两种。电阻应变片使用时通常接成一个电桥电路,从而将力学量的变化转换成电桥的不平衡电压输出。因此电阻应变片也是一种力电转换元件。 导体的电阻随机械变形而发生变化的现象,称为电阻应变效应。金属电阻应变片就是根据电阻应变效应制成的。众所周知,金属材料的电阻R与其电阻率r、长度L、横截面积A有关,满足电阻定律 R=rLA若对金属电阻丝施以沿长度方向的均匀应力,则电阻丝的电阻将发生变化: dR=其相对变化为 dRR=drL
3、Adr+rAdL-rLA2dA r+dLL-dAA可以证明,金属丝电阻的相对变化与其轴向应变e(e=dLL)成正比关系,即 dRR=ke式中k称为金属丝的应变灵敏系数,在这里的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。 1 2. 力或质量的测量 在CSY型传感器实验仪箱体的顶部布置有若干传感器,其中有四片金属箔式应变片,粘贴在左边一只悬臂式双孔弹性元件的上下两个端面上,组成一个应变弹性体,如图1所示。梁的一端固定在仪器箱顶部,而在自由端装有一只托盘。当托盘中加上质量为的法码时,梁发生弯曲。电阻应变片也随之发生相应形变。根据虎克定律,在弹性限度内,应变与应力成正比,即 s=Ee 或 e=s/且 s
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