现代检测技术实验报告

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，掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、实验内容

将应变式传感器的其中一个应变片接入电桥作为一个桥臂，构成直流电桥，利用应变式传感器实现重量的测量。

三、实验所用仪表及设备

应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±4V电源、数字万用表。

四、实验步骤

1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R

2、R

3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。

图1-1 应变片传感器安装示意图

2、实验模板差动放大器调零，方法为：

（1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。

3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。

4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。

图1-2 应变片传感器单臂电桥实验图

5、根据表1-1计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW（ΔV为输出电压平均变化量，ΔW为重量

变化量）；计算非线性误差：δ f =Δm / y FS×100%，其中Δm为输出电压值（多次测量为平均值）与拟合直线最大电压偏差量，y FS为满量程时电压输出平均值，这里YFS取180g时对应的输出电压值。

五、实验结果分析与处理：

1、记录数显表数值如下：

表1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：

重量

（g）

20 40 60 80 100 120 140 160 180

电压（mV）-2.0 -3.9 -6.2 -8.4 -10.7 -12.9 -15.2 -17.5 -19.6

2、由所得数据绘出单臂电桥的传感器特性曲线如下：

图1-3 单臂电桥传感器特性曲线

由图可知，传感器特性曲线呈非线性，因为电阻变化率ΔR/R不完全是线性的。

3、（1）计算系统灵敏度：

ΔV=-[（3.9-2）+（6.2-3.9）+∙

∙+（19.6-17.5）]/8=-（19.6-2.0）/8=-2.2mV

∙

ΔW=20g

S=ΔV/ΔW=-0.11mV/g

（2）计算非线性误差：

Δm =-（2.0+3.9+6.2+8.4+10.7+12.9+15.2+17.5+19.6）/9=-10.7mV

y FS=-19.6mV

δf =Δm / yFS×100%=54.59%

实验十差动变压器的性能实验

一、实验目的：

了解差动变压器的工作原理和特性。

二、实验内容：

利用差动变压器实现位移的测量。

三、实验所用仪表及设备：

差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、万用表。

四、实验步骤：

1、根据图3－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。

图3

－1

差

动

变

压

器电容传感器安装示意图

2、在模块上按图3－2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频

振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。图中1、2、3、4、

5、6为连接线插座的编号。接线时，航空插头上的号码与之对应。当然不看插孔号码，

也可以判别初次级线圈及次级同名端。判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3－2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中（1）、（2）、（3）、（4）为实验模块中的插孔编号。

3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰－峰值Vp-p为最小，这时可以左右位

移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位称为负，从Vp-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表3－1，再人Vp-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的相位关系。

图3－2双踪示波器与差动变压器连结示意图

4、实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表3－1画出Vop-p －X 曲线，作出量程为±1mm 、±3mm 灵敏度和非线性误差。 表（3－1）差动变压器位移X 值与输出电压Vp-p 数据表 X(mm )

8.760

8.960

9.160

9.360

9.560 9.960

10mm 10.160 10.360 10.560 10.760 10.960 11.160 Vp-p(m v)

148 124 102 76 51.2

30 最小

27.6

50.4

74 98.4

120 148

五、实验结果分析与处理： 1、Vp-p 与X 关系曲线

2、量程为正负1mm 时

灵敏度：ΔV=（76-102）+（51.2-76）+∙∙∙+（120-98.4）/9=（120-102）/9=2mV ΔW=2/10=0.2mm

S=ΔV/ΔW=100mv/mm

非线性误差：Δm =（102+76+51.2+30+20+27.6+50.4+74+98.4+120）/10=64.96mV

y FS =120mV

δf =Δm / yFS ×100%=54.13% 3、量程为正负3mm 时

灵敏度：ΔV=1/2[（30-148）/5+(148-27.6)/5]=0.24mV ΔW=6/13=0.46mm

S=ΔV/ΔW=0.52mv/mm

非线性误差：Δm =（148+124+102+76+51.2+30+20+27.6+50.4+74+98.4+120+148）/13=82.28mV

y FS =148mV

δf =Δm / yFS ×100%=55.59%