电阻应变式传感器

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜电阻应变式传感器篇一：传感器实验报告(电阻应变式传感器)传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间2021年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：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。二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。图1-1精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压?E?E??R?Ek?（1-1）U0??41??4R42RE为电桥电源电压，R为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为?L??1?R??100%。2R四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。2．从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw3，使电压表显示为0V，Rw3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw4，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw4不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，填入表1-1，关闭电源。五、注意事项加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！六、实验报告根据表1－1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf1=Δm/yF..S×100％，式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yF·S为满量程（200g）输出平均值。七、思考题：采用单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：(1)正(受拉)应变片；(2)负(受压)应变片；(3)正、负应变片均可以。答：传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间2021年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验二金属箔式应变片——半桥性能实验精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。二、实验仪器：同实验一三、实验原理：不同受力方向的两片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。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U0?EE?Rk??（2-1）22RU0比单臂电桥灵敏度提高一倍，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。四、实验内容与步骤1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。图2-1应变式传感器半桥实验接线图2．差动放大器调零。从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw3，使电压表显示为0V，Rw3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。3．根据图2-1接线，R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即桥路的邻边必须是传感器中精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜两片受力方向相反(一片受拉、一片受压)的电阻应变片。接入桥路电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1，使电压表显示为零。4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw4，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示10mV，读取数显表数值，保持Rw4不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，填入下表，关闭电源。五、实验报告根据表2－1计算系统灵敏度L＝ΔU/ΔW和非线性误差δf2。六、思考题：1．半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：(1)对边？(2)邻边的位置？答：2．桥路测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性误差？(2)应变片应变效应是非线性的？(3)零点偏移？答：篇二：电阻应变式传感器习题1、一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。(1)求△R与△R/R；(2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜解：(1)△R/R=Kε=2.05x800μm/106μm-3=1.64x10-3-3则△R=1.64x10xR=1.64x10x120Ω=0.197ΩUi(2)U0=4xKε=3?1.64?10?3V=1.23mV42、如果将120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，-42该试件的截面积S=0.5×10m，材料弹性模量1124E=2×10N/m。若由5×10N的拉力引起应变片电阻变化了1.2Ω，求该应变片的灵敏系数K。解：△R/R=1.2/120=0.01ε5x104=σ/E=F/SE=0.5x10?4x2x1011=0.005K=△R/R/ε=23、以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。解：单臂：UU3o=4Kε=4x2.0xε=｛双臂：UUi3o=2Kε=2x2.0xε=｛电压灵敏度：KUou=Ui=精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜4、在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接人差动电桥。若钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=0.48Ω，试求电桥的输出电压U；若柱体直径d=10mm，材料的弹112性模量E=2×10N/m，求其所受拉力大小。解：由?R1/R1?K?1，则?R1/R10.48/120?1???0.002K2?2=???1=-0.285x0.002=-0.00057所以电桥输出电压为UiUo=4K（ε21-ε2）=4x2x(0.002+0.00057)F时，由?1?E?SE=0.00257V=2.57mV当柱体直径d=10mmF??1ES?0.002?2?1011??，得??(10?10?3)24=3.14x104(N)5、某120Ω电阻应变片的额定功耗为40mW，如接人等臂直流电桥中，试确定所用的激励电压。解：由电阻应变片R=120Ω，额定功率P=40mW，则其额定端电压为U=PR??40?10?3?2.19V当其接入等臂电桥中时，电桥的激励电压为Ui精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜=2U=2×2.19=4.38V≈4V篇三：电阻应变式传感器教案专业课教案2021年全国职业培训参评组别：优秀教研成果评选活动参评教案专业分类：机电类课程名:传感器及应用电阻应变式传感器作者姓名：吕小亚单位:陕西省彬县职业教育中心通讯地址:彬县西大街34号邮政编码:713500联系电话:[phone]课题电阻应变式传感器一、教学设计1、教材地位和作用《传感器及应用》开设在机电专业第二学年，本书内容安排采用总分的结构，第二章分别介绍各类传感器的原理及应用，第一节《电阻应变式传感器》正是其中最简单最典型的一类传感器。这一节课的作用就知识体系而言，是机械、电子、化学、光学等基础知识的综合运用；就教学策略而言，是让学生掌握一种学习模式：掌握原理——实验论证——拓展应用——创新提高，而这个模式是后续章节每一种传感器的整体教学思路。2、学情分析精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜本课题的授课对象是08机电2、3班。班内相当一部分学生初中没毕业，逻辑能力抽象思维能力差，前面学习的专业知识并不扎实，学生心态也比较浮躁，好的方面的是，学生好奇心强，好动性强，经过实习生活阅历有所丰富，对专业以及将来的职业有了比较理性的认识，学习的主动性有所提高。3、教学目标定位知识目标：1、掌握应变效应及电阻应变片的结构2、理解电阻应变式传感器的工作原理能力目标：1、应用科学的实验方法验证理论的能力2、知识的拓展与迁移能力情感目标：通过本课题实践性学习，培养学生热爱专业尊重科学的情操。4、教学重点与难点的确立重点：应变效应难点：测量转换电路（电桥）的分析教学关键点：教师怎样引导学生从熟知的知识到未知的领域，并激发兴趣，探索新知，将重难点知识渗透在各教学环节中。5、教材内容处理：原则——删繁就简，强化实践，弱化理论本课题重在实验与实践，电桥部分删掉电路分析和公式推导，弱化教精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜学难点，应变片的种类、粘贴和温度补偿都采用设计问题课外自学的方式，不占用课堂时间。6、教学策略：基于以上的分析，为达到预期的教学目标，本课题采用“理论实践一体化”的教学方法，这也是贯穿于本课题的主导方法，使学生的感性认识和理性认识相得益彰，使其在实践——认识——再实践的过程中更加牢固地掌握电阻应变式传感器。（1）教法与学法：（2）教学准备：多媒体实验室，传感器综合试验台，万用表、托盘、导线、砝码若干。根据学生强弱搭配分若干组，每组推选一名组长。二、教学过程本课题计划用6个课时，分五个环节完成。第一环节导入主题（再现生活情境，逐步引入主题）以秤的发展为例，对比杆秤和电子秤的原理，激发学生的好奇心，引出本节课的主题：电阻应变式传感器。第二环节探索新知首先让学生在试验台上指出传感器的三个组成部分。教师设问1：电子秤具体哪个元件将非电量转换为电量？实验探索1：应变效应精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜教师设问2：电阻的应变可以直接指示被测量（质量）的变化吗？电桥起到了什么作用？一般有哪些工作方式？实验探索2：直流电桥的性能第三环节讨论总结学生通过上边两个实验，分组讨论并总结电子秤的整体工作原理，教师经过总结，提炼出如下流程，使学生的新旧知识系统化、结构化。第四环节基础应用——简易电子秤（任务驱动法）1、提出任务要求：根据上边两个小实验，以及对电子秤原理的整体认识，利用现有实验室设备，自制简易电子秤，要求误差不超过5%，量程自选。2、组内任务划分：小组长根据同学个体水平，制定方案，分解任务，教师巡回各组，通过提问、观察、交谈来引导学生。3、问题集中反馈：1、每加一个20g的砝码，输出电压的增量不一样？有的小组是38mV,有的是60mV，在同一组内，数值也不是很稳定。2、砝码质量虽然和数显表上输出电压成正比，但是数字不一致，精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜无法统一量纲怎么