测控电路实验指导书

测控电路实验

指导书

注意事项

为了顺利完成实验任务，确保人身、设备的安全，培养学生严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质。要求每个学生在实验时，必须注意如下事项：

一、实验前必须充分预习，认真阅读实验指导书，明确实验任务及要求，弄清实验原理，拟定好实验方案，做好分工。

二、使用仪器设备前，必须熟悉其性能，预习操作方法及注意事项，并在使用时严格遵守操作规程。做到准确操作。

三、实验接线要认真检查，确定无误方可接通电源。初学或没有把握时，应请指导教师审查同意后再接通电源。使用过程中需要改线时，需先断开电源，才可拆、接线。

四、实验中应注意观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形及其他现象）。实验记录经指导教师审阅签字后，才可拆除实验线路。此记录应附在实验报告后，作为原始记录的依据。

五、实验过程中发生任何破坏性异常现象，（例如元器件冒烟、发烫有气味或仪器设备出现异常），应立即切断电源，保护现场，及时报告指导教师，不得自行处理。等待查明原因、排除故障、教师同意后，才能继续进行实验。如发生事故，应自觉填写事故报告单，总结经验，吸取教训。损坏仪器、器材，要服从实验室和指导教师对事故的处理。

六、实验结束后，关掉仪器设备的电源开关，再拉闸，并将工具、导线、仪器整理好，方可离开实验室。

七、遵守实验室纪律，注意保持实验室整洁、安静。不做与实验内容无关的事。

八、进行指定内容之外的实验，要经过指导教师的同意。不得乱动其他组的仪器设备、器材和工具。借用器材如有损坏、丢失，要按实验室规定赔偿。

九、实验后，应按要求认真书写实验报告，并按时交给教师。

十、每次实验结束，学生轮流协助实验室打扫卫生和整理仪器。以增强参与管理意识。

实验一电桥放大电路

一、实验目的

1．了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理，放大器性能。

2．通过实验，可以理论联系实际，增加学生对传感器的感性认识。

3．学生在实验中，要掌握一些基本传感器的使用方法，深化理论知识。

4．能够设计信号放大电路。

5．利用实验数据，验证所学理论知识。

二、实验内容

1．单臂电桥实验

2．补偿片性能实验，比较补偿片与单臂电桥的性能、了解其特点。

3．半桥电路性能实验，比较金属应变片半桥和单臂桥的性能。

4．全桥电路性能实验，了解全桥测量电路的优点。

三、基本原理

应变电阻在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，叫做电阻应变效应。实验时，将金属箔式应变片贴在一个悬臂梁上，改变测微头，使应变电阻发生机械变形，通过放大器输出电量的变化，见图一。

图一

四、实验所需设备

直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、电压表（毫伏表）等，见图二。

五、实验步骤

1．单臂电桥

（1）先用万用表测量，传感器实验台应变片R1’、R2’、R3’、R4’、R5’、R6’阻值。应变片电阻的阻值约为350Ω左右。

（2）毫伏表选定在50ｍv挡处，使用必须输入对地短路调零。

（3）差动放大器使用前调零，将差动放大器两输入端对地短路，输出端接到毫伏表的IN，调整差动放大器下面电位器使表头为零。

（4）将测微头调整为10mm处（作为基准零），使梁处于水平位置。

（5）按图一接线，将实验台电源打开，预热数分钟后（防止应变片的自热效应），对系统调零，调整电桥W D，使毫伏表头指示为零，同时将差放的增益调整到用手提拉梁时处于50mv档的毫伏表指针左右均打满档为宜。此后则差放增益不再变化。

（6）用测微头分别将梁向上和向下作20mm上下的位移，将梁端位移于表头电压的指

示值记入表中，每2mm记录一个数值。根据结果计算系统灵敏度S，S=ΔU/ΔX。

图二

注意事项：

电桥面板上四个标虚线的电阻并不存在，仅仅为搭桥提供插座。差放的增益不宜太大，以减小运放漂移。电压显示在做桥路实验时一般以指针毫伏表较为直观。更换应变片时应将直流稳压源断开。

2．补偿片性能实验

图三

（1）按图三接线，R1’为工作片R5’为补偿片。调整电桥的ＷＤ，使系统输出为零（梁处水平位置时）。

（2）旋动测微头使梁向上移动，每隔2mm记一数据，填入下表。

3．半桥性能实验

比较金属应变片半桥和单臂桥的性能、了解其特点，如图四。不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高非线性得到改善。

图四

按图四接线，保持差放增益不变，将R5’换成一片与R2’受力方向相反的箔式片，形成半桥，调好零。重复（实验一的5）的步骤，填入下表。

4．全桥性能实验

了解全桥测量电路的优点，全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始值：R1’=R2’=R3’=R4’其变化值ΔR1’=ΔR2’=ΔR3=ΔR4’时，其桥路输出电压,灵敏度系数比半桥又提高一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

图五

按图五接线，保持差放增益不变将电桥中的两个电阻换成另两片箔式片，注意电桥中相邻的工作片受力方向应相反。接成全桥，调好零点，重复单臂电桥实验的有关的步骤，将数据记入下表。

在同一坐标纸上描出x-U O曲线，比较三种桥路的灵敏度。

七、思考题

1．单臂桥测量时，作为桥臂电阻应变片应选用：

⑴正（受力）应变片⑵负（受力）应变片⑶正、负应变片均可以。

2．测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：

⑴对边⑵邻边

3．全桥测量中，当两组对边（R1¹、R3¹为对边）电阻值R相同时，

R1¹=R3¹，R2¹=R4¹而R1¹≠R2¹时，是否可以组成全桥？

⑴可以⑵不可以