检测实验一实验报告

实验一传感器实验

班号：机械91班学号：2009010410 姓名：戴振亚

同组同学：裴文斐、林奕峰、冯荣宇

1、电阻应变片传感器

一、实验目的

(1) 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。

(2) 了解半桥的工作原理，比较半桥与单臂电桥的不同性能、了

解其特点

(3) 了解全桥测量电路的原理及优点。

(4) 了解应变直流全桥的应用及电路的标定

二、实验数据

A、单臂电桥输出电压与所加负载重量值

B、半桥测量输出电压与加负载重量值

C、全桥输出电压与加负载重量值

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 重量

（g）

15.9 31.3 46.7 62.5 78.3 94.1 109.7 125.6 141.6 157.5 电压

（mV）

D、电桥输出电压与加负载重量值

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 重量

（g）

-20 -39 -59 -79 -98 -118 -138 -158 -178 -198 电压

（mV）

三、实验结果与分析

1、性能曲线

A、单臂电桥性能实验

由实验数据记录可以计算出的系统的灵敏度S=ΔU/ΔW=0.21(mV/g)，所以运用直线拟合可以得到特性曲线如下图所示。

B、半桥性能实验

由实验记录的数据我们可以得到半桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.41(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。

C、全桥性能实验

由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.78(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。

D、电子称实验

由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=-1(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。

2、分析

a、从理论上分析产生非线性误差的原因

由实验原理我们可以知道，运用应变片来测量，主要是通过外

界条件的变化来引起应变片上的应变，从而可以引起电阻的变化，而电阻的变化则可以通过电压来测得。而实际中，电阻的变化与应变片的应变的变化不是成正比的，而是存在着“压阻效应”，从而在实验的测量中必然会引起非线性误差。

b、分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。

首先我们由原理分析可以知道，单臂电桥的灵敏度为 e0=(ΔR/4R0)*e x，而半桥的灵敏度为e0=(ΔR/2R0)*e x，所以可以知道半桥的灵敏度是单臂时的两倍，而由实验数据中我们也可以看出，而由于半桥选用的是同侧的电阻，为相邻两桥臂，所以可以知道e0=(ΔR1/R0-ΔR2/R0)*e x/4，而ΔR1、ΔR2的符号是相反的，同时由于是同时作用，减号也可以将温度等其他因素引起的电阻变化的误差减去而使得非线性误差得到改善。

c、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，并从理论上加以分析比较，得出结论。

由实验数据我们可以大致的看出，灵敏度大致上为S全=2S半=4S单，而非线性度可以比较为单臂>半桥>全桥，有理论上分析，我们也可以得到相同的结果。主要是因为有电桥电路的原理分析可知：e0=（ΔR1/R-ΔR2/R+ΔR3/R-ΔR4/R）*e X/4，所以我们可以得到全桥的灵敏度等于半桥的两倍，单臂的四倍，而非线性度我们也可以得到单臂最差，因为其他因素影响大，而半桥、全桥由于有和差存在，将其他因素的影响可以略去。所以非线性度相对来说较好。

d、分析什么因素会导致电子称的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。

主要是在于传感器的精度以及测量时的误差会导致电子称的非线性误差增大，我们可以通过增加传感器的精度，同时减少传感器的非线性误差，通过全桥连接来减小，同时注意零点的设置，来消除非线性误差。若要增加输出灵敏度，可通过选取适当的电桥电路来改变，比如原来是半桥的改为全桥则可以增加输出灵敏度。

四、思考题

1，半桥测量时，两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（2）邻边。

2，桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（2）应变片的应变效应是非线性的。

3，全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）值R相同时，即R1=R3，R2=R4，而R1≠R2

时，是否可以组成全桥：（1）可以

4，某工程技术人员在进行材料测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。

不需要，只需如图中右图即可。

2、差动变压器

一、实验目的

(1) 了解差动变压器的工作原理和特性。

(2) 了解三段式差动变压器的结构。

(3) 了解差动变压零点残余电压组成及其补偿方法。

(4) 了解激励频率对差动变压器输出的影响。

二、实验数据

A、差动变压器的性能测试

差动变压器铁芯位移（从Vp-p最小处右移）X值与输出

电压数据表

差动变压器铁芯位移（从Vp-p最小处左移）X值与输出电压数据表

三、实验结果与分析

1、特性曲线

A、差动变压器的性能测定

由实验数据我们就可以得到微头右移与左移的特性曲线，如下图所示。

2、分析

a、分析实验A中产生非线性误差的原因

实验A中产生非线性误差的原因主要是移动铁芯时，受到磁场的作用而使得测量存在误差，同时由于测量读数的误差也可能引起相