实验六 直流全桥的应用——电子秤实验
直流全桥的应用-电子称
实验二直流全桥的应用——电子秤实验目的：1. 观察了解金属应变片的结构和粘帖方式；2. 验证直流全桥的性能。
实验原理：应变片是一种能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。
使用应变片时，将其贴于测试件表面上，当测试件受力形变时，应变片也随之产生形变，相应的电阻值将发生变化，通过测量电路最终将其转换为电压或者电流的变化，测出应变片的灵敏度，测量电桥是将被测非电量转换成电压或电流的一种常用方法。
所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、双平行梁、应变片、主、副电源，砝码。
有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。
实验步骤：(1) 了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表面个贴两片受力应变片和一片补偿片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。
(2) 将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。
将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。
(3)接成一个直流全桥，将直流稳压电源的切换开关置于±4V档，F/V表置20V 档；调整测微头，使双平行梁处于水平位置(目测)；开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的电位器W1，使F/V表显示为零(需预热几分钟表头才能稳定下来)；待F/V表稳定后，将F/V表置2V档，再调电桥平衡网络中的电位器W1（慢慢地调），使F/V表显示为零，然后关闭主、副电源。
(4) 在传感器的自由端上放一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个数值，并将这些数值填入下表。
根据所得结果计算系统的灵敏度S=△V/△W,并作出V-W关系曲线，△V为电压变化率，△W为相应的重量变化率。
实验内容
目录实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验实验二金属箔式应变片――半桥性能实验实验三金属箔式应变片――全桥性能实验实验四直流全桥的应用――电子秤实验实验五交流全桥的应用――振动测量实验实验六直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验实验七霍尔测速实验实验八K型热电偶测温实验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、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图1-2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Uo=RR RR E ∆⋅+∆⋅211/4（1-1） E 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=%10021⋅∆⋅-RR 。
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Uo 2接数显电压表（选择2V 档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V 。
Rw4的位置确定后不能改动。
关闭主控台电源。
自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理电子秤实验原理与实验三相同，利用全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。
三、需用器件和单元传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．按实验一中的步骤2，将差动放大器调零，按图3-1全桥接线，打开直流稳压电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，使直流电压表显示为零。
2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节）使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。
3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw1（零位调节）使直流电压表显示为0.000V。
4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可以称重，成为一台原始的电子秤。
5．把砝码依次放在托盘上，填入下表4-1。
表4-1电桥输出电压与加负载重量值6.误差：0% 非线性误差：0%五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
六、实验报告要求1．记录实验数据，绘制传感器的特性曲线。
2．分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。
答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大。
通过多次校正，调节变位器可消除或减少误差。
若要增加输出灵敏度可增加相形放大电路。
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
实验一单臂半桥全桥电桥性能实验;实验二直流全桥的应用—电子秤实验
实验一单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片单臂电桥的工作原理和工作状况。
二、所需器件及模块1号金属箔式应变片传感器实验模块、14号交直流、全桥、测量、差动放大实验模块、20克砝码10只、±15V电源、±2V电源、万用表（自备）。
三、基本原理：图1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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U o= EK ε/4。
四、实验步骤模块联合调零：1、根据图（1-1）应变传感器已装于1号金属箔式应变片传感器模块上。
传感器中各应变片R1、R2、R3、R4已接入模块的下方，K1开关应置于OFF状态。
可用万用表进行测量判别，R1=R2= R3=R4=350。
2、根据图(1-1), IC1、IC2、IC4组成第一级典型的三运放仪表放大器，整益G1=R24/R20[1+2R14/w1],其中R16=R24=20K、R18=R20=10K、R14=R15=20K、w1=10K。
w1中串接了200殴的电阻，也就是说当W1为0时放大倍数为G1=1+40000/200=201倍，W1旋转一圈为1K，IC3是第二级反向放大器，整益G2=R22/R17，R22=51K、R17=20K，在IC3的“+”端通过Rw2、R27接入正负电压调节放大器的零点，Rw2=10K、R27=1K。
在应变式传感器的输出端通过W3、R11接入±4V 电压，调节应变式传感器由于4片应变片电阻不对称而引起的输出零点变化,w3=10K、R11=1K。
放大电路总整益G=G1*G2。
测试技术实验
实验四直流全桥的应用——电子称实验一、实验目的了解直流全桥的应用及电路的定标。
二、实验仪器同实验一三、实验原理电子称实验原理同实验三的全桥测量原理，通过调节放大电路对电桥输出电压的放大倍数，使电路输出电压值为重量的对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成一台比较原始的电子称。
四、实验内容与步骤1．按实验三的步骤1、2、3 接好线并将“电压放大器”调零。
2．将10 只砝码置于传感器的托盘上，调节“差动放大器”与“电压放大器”的增益调节电位。
器，使数显电压表显示为0.200V（2V 档测量）3．拿掉托盘上所有砝码，观察数显电压表是否显示为0.000V，若不为零，再次将“电压放大器”调零和加托盘后电桥调零。
4．重复2、3 步骤，直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g即可以称重。
5．将砝码依次放到托盘上并读取相应的数显表值，直到200g 砝码加完，计下实验结果，填入下表。
6．拿掉砝码，托盘上加一个未知的重物（不要超过0.5kg），记录电压表的读数。
根据实验数据，求出重物的重量。
重量(g)电压(V)7．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
五、实验报告根据实验记录的数据，计算电子称的灵敏度S=ΔU/ΔW，非线性误差δf4。
六、注意事项实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。
因此，加在传感器上的压力不应过大（称重传感器量程为0.5kg），以免造成应变传感器的损坏！实验十九 霍尔测速实验一、实验目的了解霍尔组件的应用——测量转速。
二、实验仪器霍尔传感器、0~24V 直流电源、转动源、频率/转速表、直流电压表。
三、实验原理利用霍尔效应表达式：U H ＝K H IB ，在被测转盘上装上 N 只磁性体，转盘每转一周，霍尔传 感器受到的磁场变化 N 次。
转盘每转一周，霍尔电势就同频率相应变化。
输出电势通过放大、 整形和计数电路就可以测出转盘的转速。
四、实验内容与步骤1．安装根据图 19-1，霍尔传感器已安装在传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。
自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电 子 秤实验
自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的1.了解全桥电路的基本原理及其应用在电子秤中的原理；2.了解荷重传感器的工作原理及构造；3.掌握使用程序来采集、处理、显示传感器数据的基本方法；4.熟悉各种测量仪表和传感器的使用方法。
二、实验仪器与材料仪器：电压表、万用表、示波器、笔式记录仪等。
材料：直流稳压电源、全桥位移传感器、万用表测量导线、电阻等。
三、实验原理电子计重秤的工作原理是：利用承重结构产生的微小形变，经过荷重传感器转换成微小电压信号，进而转化成数字量信号进行显示、储存等处理。
1. 全桥电路的基本原理全桥电路由四个电阻组成的电路，它被用来测量小信号。
常用于压力、应力、扭矩等物理量的测量。
当桥中一个臂变化时，桥中的电阻值随之发生变化，检测出变化后，选用差动法放大这个信号。
可理解为是电路的强化作用，通过放大电路来使信号得到更好的运用。
2. 电子秤的原理电子秤是一种新型计量仪器，由荷重传感器、变换器、显示器、电源等组成。
它使用荷重传感器将重物产生的应变信号转化成弱的电信号后，再经过放大、滤波、积分等处理后转化成可视的数码显示。
电子秤以其高精度、高灵敏度、高分辨率、精准度高等优点，已取代了传统的机械计量秤，成为工业生产和科技测试中的必需品。
四、实验步骤1.按照电路原理图连接电路。
2.使用万用表测量各个电路元件的值和完整性。
3.连接示波器，打开电源。
4.根据电路原理图调节电压幅度和频率。
5.根据显示器显示的数字，计算出物体的重量。
5 操作结果与分析我们将自己重量放在电子秤上，原本应该显示70kg左右但是并没有，存在一定的误差。
同时，可以通过调整供电范围、改变采样时间和滤波等来消除噪音干扰，获得更准确的读数。
此外，需要注意的是，由于荷载传感器本身与环境温度有关，因此在长期使用过程中，需要周期性校准调整以保证其准确性。
六、实验结论1.全桥电路是一种用于测量小信号的电路，在物理量测量中应用广泛。
电子称实验报告
电子秤实验报告摘要：电子秤在人们的日常生活中广为使用，带来了方便。
本文介绍一种电子秤的设计，包括全桥电路，放大电路的选择和软件的数据采集和标定过程，其中包括电子秤界面的设计。
软件编程部分采用的是Visual Basic 6.0，来实现接收测量（标定）和显示功能。
通过多次数据测量取平均值的方法最终达到提高精度的目的。
关键字：电子秤传感器放大电路Visual Basic 6.0任务分析：在硬件部分设计实现连接电路信号放大电路，要求根据选择的传感器输出范围，将信号放大到数据采集量程范围（0-5V），滤波后输入数据采集卡，输出信号要准确稳定。
软件部分设计数据采集程序，并调试通过，最终经过标定后可以准确的实时显示被测物的质量。
设备要求：金属箔式应变片——全桥测量电路，ZK-6测控电路板中U16三运放高共模抑制比放大电路，智能直流电压表（精度在mv）,5v直流电压源，计算机，VB6.0，PCI数据采集卡（VBTEST6011），导线若干。
硬件设计：本实验是由金属箔式应变片——全桥测量电路和三运放高工共模抑制比放大电路共同构成硬件部分。
金属箔式应变片是一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4 时，其桥路输出电压Uo ≈(△R ／R)E ＝K εE 。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。
三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等。
它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。
它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好。
电子秤实验实验报告
电子秤实验实验报告电子秤实验实验报告引言：电子秤是一种常见的测量设备，通过电子传感器将物体的重量转化为电信号，并通过显示屏显示出来。
本次实验旨在探究电子秤的工作原理、测量精度和误差来源。
1. 实验目的本次实验的目的是通过使用电子秤，了解其工作原理，并探究不同因素对测量结果的影响。
2. 实验器材- 电子秤- 不同质量的物体（如小石头、书籍等）- 实验记录表格3. 实验步骤3.1 准备工作将电子秤放在平稳的桌面上，并确保其显示屏清晰可见。
将实验记录表格准备好，以记录不同质量物体的测量结果。
3.2 测量物体的质量选择不同质量的物体，将其放置在电子秤的称重平台上，等待一段时间，直到秤的显示稳定。
记录下每个物体的质量。
3.3 探究因素对测量结果的影响在这一步骤中，我们将探究不同因素对电子秤测量结果的影响。
可以选择以下因素进行实验：- 不同位置的放置：将同一物体放置在电子秤的不同位置，观察是否会对测量结果产生影响。
- 不同温度下的测量：在不同温度条件下进行测量，观察温度是否会对测量结果产生影响。
- 不同湿度下的测量：在不同湿度条件下进行测量，观察湿度是否会对测量结果产生影响。
4. 实验结果与分析根据实验步骤记录的数据，我们可以对实验结果进行分析。
首先，我们观察到电子秤在不同位置放置同一物体时，测量结果可能会有微小的差异。
这是因为电子秤的传感器可能在不同位置的读数上存在一定的误差。
其次，我们发现在不同温度和湿度条件下进行测量时，电子秤的测量结果也可能会有所偏差。
这是因为温度和湿度的变化可能会影响电子秤内部的电子元件和传感器的工作状态，从而导致测量结果的误差。
5. 实验总结与改进通过本次实验，我们了解到电子秤的工作原理和测量精度。
同时，我们也认识到了一些误差来源，如位置、温度和湿度等因素。
为了提高测量的准确性，我们可以采取以下改进措施：- 在进行测量时，尽量将物体放置在电子秤的中心位置，以减少位置误差。
- 在进行实验时，尽量控制温度和湿度的变化，以减少外界环境对测量结果的影响。
电子秤中电桥原理的应用
电子秤中电桥原理的应用1. 电桥原理的介绍电桥是一种用于测量电阻、电容、电感等电路元件参数的实验仪器。
它基于一个简单的原理，即在均衡状态下，桥电路四个节点电势相等。
电子秤采用的就是电桥原理，在测量重量时，利用材料的形变产生的阻值变化来实现精确的重量测量。
2. 电子秤中的电桥应用方式在电子秤中，通常使用压阻式传感器，即将负载传递给电桥，通过测量电桥上的电压变化，就可以得到物体的重量。
电子秤中的电桥由四个电阻组成，两个电阻位于传感器上，另外两个电阻则通过变阻器进行调节。
当物体放在传感器上时，由于物体产生的重力会使传感器产生形变，导致传感器上的电阻发生变化。
因为电桥四个节点电势相等，所以电桥平衡时，电阻之比可以通过下述公式计算：R1 / R3 = R2 / R4其中，R1和R3是位于传感器上的电阻，R2和R4是通过变阻器进行调节的电阻。
根据该公式，只要测量出R1和R2的电阻值，就可以计算出R3和R4的电阻值。
3. 电子秤的工作原理电子秤的工作原理可以简单地概括为以下几个步骤：步骤1：称物体将要称重的物体放置在电子秤的传感器上。
传感器会产生形变，导致电桥上的电阻发生变化。
步骤2：测量电阻通过测量电桥上的电压变化来得到传感器的电阻值。
通常，电子秤会通过电桥的输出电压与输入电压之比来计算传感器的电阻值。
步骤3：计算重量利用电阻值与重量之间的关系，通过数学计算来得到物体的重量。
这个计算过程通常会根据具体的电子秤设计和标定方式而有所不同。
步骤4：显示结果最后，将计算得到的重量结果显示在电子秤的屏幕上。
通常，电子秤会有不同的单位切换功能，可以以不同的单位显示重量结果。
4. 电子秤的精度和准确性电子秤的精度通常指的是结果的小数位数，而准确性则是指结果与真实值之间的差距。
精度电子秤的精度一般由电子秤的设计和制造过程决定。
较高精度的电子秤采用更精细的电子元件和更精确的电桥设计，以确保测量结果的高精度。
准确性电子秤的准确性则是由多个因素决定的，包括传感器的精确度、电桥的准确度、电子秤的标定方式等。
电子秤实验报告
实验二电子秤实验报告一、实验原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两个应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U O3=KEε（其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到明显改善）。
利用全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。
二、实验数据：三、数据处理：1、输入—输出特性曲线由表1电桥输出电压与加负载重量值数据可画出该电子秤的输入输出特性曲线，如图1所示。
图1 电子秤输入-输出特性曲线由图1可看到该特性曲线是一条直线，第三次测量得到的曲线与第一次测量得到的曲线比较斜率不变但整体下移了一小段，而第二次测量为它们的过渡阶段。
造成该现象的原因可能是因为下一次测量时应变片因为上一次测量产生的形变还未恢复到原来的状态，导致整组测量数据产生了误差。
2、理论拟合直线与非线性误差由表1可知校准次数n=60，设xi 为自变量重量，yi 为因变量电压。
可求得∑xi 60i=1=6600 ，∑yi 60i=1=6.39 ，∑xiyi 60i=1=895 ，∑xi 260i=1=924000已知k =n ∑xiyi −∑xi ∑yi n ∑xi 2−（∑xi ）2b =∑xi 2∑yi −∑xi ∑xiyi n ∑xi 2−（∑xi ）2可得k =0.000970202，b =−0.000222222，因此最小二乘法的拟合直线方程为y =0.00097x −0.00022将各输入值xi 代入上式得到理论拟合直线的各点数值，如表2所示表2 理论拟合直线的各点数值由表2数据可绘出理论拟合直线，如图2所示图2 理论拟合曲线此时比较图1和图2各数值就可得到输出输入校准值与理论拟合直线各相应点数值之间的偏差并由此得出最大偏差±∆max，再由表1数据可求得每组测量数据的满量程输出y FS，最后根据公式δL=±∆maxy FS×100%即可求得该传感器六次测量数据的非线性误差，如表3所示表3 校准值与理论拟合值的偏差求六次测量线性度的平均值最终可得到该传感器的线性度δL=3.4191%4、静态灵敏度灵敏度表示传感器在稳态工作情况下输出量变化量∆y对输入量变化量∆x的比值，即：K=d yd x=d f(x)d x=f‘(x)由公式可看出它就是输出—输入特性曲线的斜率，在这里可用理论拟合直线的斜率代替，因此可得K=0.19378−0.00200−0=9.689×10−4 mv/g5、迟滞误差迟滞指正反行程中输出—输入特性曲线的不重合程度，用最大输出差值∆max与满量程输出y FS的百分比来表示，即δH=±12·∆maxy FS×100%由表1实验数据求得三组正反行程差，最大值为每次测量的最大输出差值∆Hmax，已知y FS1=0.20，y FS2=0.19，y FS3=0.19，由此可得三次测量数据的迟滞误差δH，如表4所示表4 正返程差与迟滞误差求三组数据迟滞误差的平均值最终可得到该传感器的迟滞误差δH=1.7544% 6、重复性误差重复性是指传感器的输入在按同一方向变化时，在全量程内连续进行重复测试时所得到的各特性曲线的重复程度。
最新应变片直流电桥电子秤的静态特性调整与测试仪器仪表实训论文
实训报告课程名称：仪器仪表实训专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期：2013年1月9日1 应变片直流电桥电子秤的静态特性调整与测试实训目的（1）掌握仪器仪表基本构成及基本特性分析方法；（2）学习构建仪器仪表基本检测电路；（3）学习仪器仪表基本调试方法；（4）学习分析评估仪器仪表静态特性指标与参数；（5）学习设计仪器仪表基本测量电路。
实训内容按应变片直流电桥电子秤原理图连接测量电路，调试应变片传感器与各级电路。
放大电路部分原理分析电路中的三个运放都接成比例运算电路的形式，如图所示。
电路包含两个放大级，A1、A2组成第一级，二者均为同相输入方式，因而输入电阻很高。
由于电路结构对称，因此漂移可以互相抵消。
第二级的A3为差分输入方式，将差分输入转换为单端输出。
在电路中，要求元件参数对称，即R2=R3，R4=R5，R6=R7当加上差模输入电压U1时，A1和A2的输入电压U11和U12大小相等，极性相反，且R2=R3，此时可认为电阻R1的中点电位为保持不变，即在R1/2处相当于交流接地，则图三运放放大电路Uo1=(1+R2/(R1/2))U11=(1+2R2/R1)U11Uo2=(1+R3/(R1/2))U12=(1+2R2/R1)U12则：Uo1- Uo2=(1+2R2/R1)(U11-U12)=(1+2R2/R1)U1A3为差分输入比例运算电路，已知R4=R5，R6=R7,则Uo=-R6/R4(Uo1- Uo2)因此，该数据放大器总的输出输入关系U0=-R6/R4(1+2R2/R1)U1由上式可知，只要改变电阻R1，即可灵活地调节输出电压与输入电压之间的比例关系。
如果将R1开路，则第一级的输出电压成为Uo1- Uo2=U1，第二级的输出电压为U0=-(R6/R4)U1.必须指出，由差分比例运算电路的特点出发，电路中R4、R5、R6和R7四个电阻必须采用高精密度电阻，并要精确匹配，否则不仅给上述输出输入关系式带来误差，而且将降低电路的共模抑制比。
自动检测技术实验报告
实验一项目名称：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、基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为：（1）当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长，横截面积相应减小，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变，故引起电阻值变化。
对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有：（2）式中的为电阻丝的轴向应变，用表示，常用单位（1 =1×）。
若径向应变为，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比表示为，因为=2（），则（2）式可以写成：（3）式（3）为“应变效应”的表达式。
称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，受两个因素影响，一个是（1+ ），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是，是材料的电阻率随应变引起的（称“压阻效应”）。
对于金属材料而言，以前者为主，则，对半导体，值主要是由电阻率相对变化所决定。
实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。
通常金属丝的灵敏系数=2左右。
用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。
在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。
通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值，而根据应力应变关系：（4）式中σ——测试的应力；E——材料弹性模量。
可以测得应力值σ。
通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。
电阻应变片可分为金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片。
三、需用器件与单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元、砝码、智能直流电压表（或虚拟仪表中直流电压表）、±15V电源、±5V电源，传感器调理电路挂件。
四、实验内容与步骤1．应变片的安装位置如图1-1所示，应变式传感器已装在传感器实验箱（一）上，传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4，可用万用表测量R1=R2=R3=R4=350Ω。
电子秤实验报告
60
0.00202 0.00202 0.00202 0.00202 0.00202 -0.00798
80
0.00262 0.00262 0.00262 0.00262 0.00262 -0.00738
100
0.00322 0.00322 0.00322 0.00322 0.00322 -0.00678
得到的曲线比较斜率不变但整体下移了一小段，而第二次测量为它们的过渡阶段。
造成该现象的原因可能是因为下一次测量时应变片因为上一次测量产生的形变
还未恢复到原来的状态，导致整组测量数据产生了误差。
2、理论拟合直线与非线性误差
由表 1 可知校准次数 n=60，设 xi 为自变量重量，yi 为因变量电压。可求得
=
9.689
×
10−4
mv/g
迟滞指正反行程中输出—输入特性曲线的不重合程度，用最大输出差值
∆max 与满量程输出������������������的百分比来表示，即
δH
=
±
1 2
·
∆������������������ ������������������
×
100%
由表 1 实验数据求得三组正反行程差，最大值为每次测量的最大输出差值
比值，即：
K
=
������������ ������������
=
������������(������) ������������
=
������‘(������)
由公式可看出它就是输出—输入特性曲线的斜率，在这里可用理论拟合直线
的斜率代替，因此可得
5、迟滞误差
K
=
0.19378 − 0.00 200 − 0
电子秤实验报告
7
便携式的电子秤的设计实现
① ICL7107是31/2位双积分型 A/D 转换器，属于 CMOS 大规模集成电路，它的最 大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。 ② 能直接驱动共阳极 LED 数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采 用士5V 两组电源供电，并将第21脚的 GND 接第30脚的 IN 。 ③ 在芯片内部从 V+与 COM 之间有一个稳定性很高的2.8V 基准电源，通过电阻分 压器可获得所需的基准电压 VREF 。 ④ 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。 ⑤ 输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。 ⑥ 整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和 LED 共阳极数码管， 就能构成一只直流数字电压表头。 ⑦ 噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。 ⑧ 芯片本身功耗小于15mw（不包括 LED）。 ⑨ 不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将 LED 共阳极数数码管公共阳极 接 V+. ⑩ 可以方便的进行功能检查。
图 2-2 E350－ZAA 实物图型 由图可知上下各贴一个电阻应变片，组成半桥测量电路，记两个电阻应变片 分别是 、 设计时要求：R5=R6;
△R1=△R4=△R;
2. 差动放大电路：
原理： 由于应变片收到力作用阻值变化很小，输出电压也很微弱，只有几 mV，必
须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足 A/D 转换器对输入 信号电平的要求。因此本次设计中，要求用一个放大电路，即差动放大电路，主 要的元件为差动放大器。
(3) ICL7107的工作原理
8
便携式的电子秤的设计实现
双积分型 A/D 转换器 ICL7107是一种间接 A/D 转换器。它通过对输入模拟电 压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间 隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。
传感器实验报告1重点
传感器实验报告学号:U201013649专业班级:自动化1002班姓名:陈俊鑫成绩:华中科技大学目录一、实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (3二、实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (4三、实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (6四、实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (8五、实验六直流全桥的应用——电子秤实验 (10六、实验十差动变压器的性能实验 (11七、实验十四电容式传感器的位移实验 (14八、实验十六直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (16九、实验二十四电涡流传感器位移实验 (19十、实验三十光纤传感器的位移特性实验 (22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元件,通过它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,电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。
三、实验器材应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备。
四、实验步骤实验中用到的应变传感器实验模板连接图如图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图图1所示。
图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图安装传感器,将IC1和IC2的同相端接地后,调节Rw4使得数显表显示为0后(即将差动放大器调0,再将电路的电桥部分按图中所示接入电路后,调节Rw1,使数显表为0。
然后在电子称上放置砝码读取数显表的数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值。
五、实验结果与分析实验结果如表格 1所示。
表格 1 单臂电桥性能实验数据记录表由以上实验结果知:平均电压变化量:∆u=[(28.5-4.6/5+(33.3-8.8/5+(37.7-14.2/5+(42.5-18.8/5+(47.3-23.6/5]/5≈4.77mv 平均重量变化量:∆W=20g系统灵敏度:S1=∆u/∆W=0.2386mv/g 线性误差:1/100%f F s m y ∙δ=∆⨯=≈0.67%-六、思考题单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片的选用时正、负应变片均可使用,换成负应变片时,所得的电压值为负值,需做一定的变换后方能比较直观。
电子称实验报告
电子称实验报告一、实验目的本实验的目的是通过制作一个简单的电子称来了解电子称的工作原理及基本实现方法。
通过本实验可以加深对电子称的理解，培养学生动手实践能力和创新意识。
二、实验原理电子称是一种利用力传感器测量物体质量的装置。
它将物体的质量转化成电信号进行测量，并通过显示屏或计算机等设备输出结果。
电子称主要由传感器、数据处理单元和显示装置组成。
传感器是电子称的核心部件，其作用是将物体的质量转化为电信号。
常用的传感器有应变式传感器和电磁式传感器。
应变式传感器是利用物体在受力后会发生应变的特性进行测量，而电磁式传感器则是利用电磁感应原理进行测量。
数据处理单元是对传感器输出的电信号进行放大、滤波和数字化处理，将其转化成计算机可以处理的数据。
同时，数据处理单元还可以对数据进行校准和校正，提高测量的精度和稳定性。
显示装置是将经过数据处理的质量值以数字或文字形式显示出来，使操作者可以直观地了解物体的质量。
常用的显示装置有数码管、液晶显示屏等。
三、实验材料和设备1. Arduino开发板2. HX711称重传感器模块3. 电子秤盘4. 连接线5. 电阻6. 面包板四、实验步骤1. 搭建电子称电路：将Arduino开发板和HX711称重传感器模块连接在面包板上，根据连接图将各个引脚连接好。
2. 编写Arduino程序：使用Arduino IDE编写程序，通过HX711库函数读取传感器模块输出的数据，并将其转化为动态质量值。
3. 测试称重功能：将待称重物体放在电子秤盘上，通过数据处理单元将质量值显示在显示装置上。
4. 校准电子称：使用已知质量的物体进行校准，根据读取到的电信号和物体的真实质量，计算出校准系数，并应用于测量过程中的质量值计算。
5. 优化电子称：根据实际使用需求，对电子称进行合理的设计和调整，提高电子称的稳定性和准确性。
五、实验结果与分析经过一系列的实验操作和校准，我们成功制作了一个简单的电子称。
在测试称重功能时，我们发现在一定范围内，电子称的测量结果与真实质量值基本吻合，达到了预期的效果。
电子秤实验
电子秤实验一、实验目的1．了解金属箔式应变片的应变效应，电桥的工作原理。
2．了解单臂电桥、半桥、全桥的性能，并比较其灵敏度和非线性度。
3．通过实验后能够设计信号放大电路。
二、实验内容及要求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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。
对于半桥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。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。
全桥测量电路中，将受力性相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U03＝KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到改善。
三、实验过程、数据记录及有关计算：1、已知应变式传感器已装于应变传感器模板上。
各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行判别,R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右。
2、接入模板电源 15V(从主控台引入)，检查无误后,合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接,输出端与主控箱面板上数显表电压输入端V i相连,调节实验模板上的调零电位器R W4，使数显表显示为零(数显表的量程切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1(即模块左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7、模块内已连接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V,此时应将±4V地与±15V地短接(因为不共地) ,检查无误后,合上主控箱电源开关。
实验六 直流全桥的应用——电子秤实验
实验六直流全桥的应用——电子秤实验
一．实验目的
了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。
二．基本原理
电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。
三．需用器件与单元
同实验一
四．实验步骤
1．接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关。
按实验一中2的步骤将差动放大器调零：按图1-5全桥接线，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使电压表显示0.00V。
2．将7只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节），使电压表显示为0.140V（2V档测量）或-0.140V。
3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw4（零位调节），使电压表显示为0.000V或-0.000V。
4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可称重，成为一台原始的电子秤。
6．根据上表计算误差与非线性误差。
动11压力及力检测应变片直流全桥应用电子秤
动11压力及力检测应变片直流全桥应用电子秤金华市金兰水库除险加固工程监理实施细则项目3 压力及力检测——应变片直流全桥应用——电子秤一、教学目的与要求1、了解压力检测技术的基本概念2、掌握常见的压力测量方法,掌握常见误差的表达与校正3、熟悉常见的压力传感器特性指标二、教学重点与难点(一)重点1、应变式压力计、压电式压力计、霍尔式压力计2、传感器的测量原理及测压方法重难点解决方案:在(二)难点课堂教学中通过合理1、电子秤的实际应用与实际测压系统的提问、举例、对比2、模块四物位及厚度检测分析及理论与实践的三、教学工具结合来突出重点、突破难点。
多媒体四、课时安排4课时五、教学过程?1 压力的概念及单位1、压力的概念:压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。
大小由受力面积和垂直作用力的大小两个因素决定。
表达式为:2、压力的单位注:本章涉及一些工 (1)工程大气压 (2)标准大气压程力学、材料力学的 (3)约定毫米汞柱 (4)约定毫米水柱基本知识，了解一下常用的几种压力单位与帕斯卡的换算关系见表3.1.1所示。
即可～ 3、压力的分类(1)绝对压力(2)环境大气压力(3)表压力(4)真空度(5)差压上述各种压力的相互关系见图。
1 浙江省水利水电建筑监理公司金华市金兰水库除险加固工程监理部金华市金兰水库除险加固工程监理实施细则?2 常用测量压力的传感器?2.1应变式压力计1、电阻应变效应电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，称为电阻应变效应。
设有一根长度为L，截面积为S，电阻率为ρ的电阻丝，未受力时的电阻值为:受力后:2、电阻应变片(1)金属电阻应变片金属电阻应变片分为金属丝式和箔式，图所示为金属丝式和金属箔式电阻应变片。
常用的电阻应变丝的材料是康铜丝和镍铬合丝，用薄纸作为基底的应变片称为纸基应变片;用有机聚合物作为基底的应变片称为胶基应变片。
1—电阻应变片 2—基底 3—引线 4—金属膜引线3、应变式压力计(1)半导体应变片半导体受力时，电阻率发生变化，电阻率随应力变化的关系称为半导体压阻效应。
电子秤报告
电子秤一、 功能及要求：实现电子秤数显及定量控制功能。
量程：0——4kg ；精度：8位A/D 精度：4Kg/256=15.6g ；二、 设计思路及方案设计分析、论证：在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：1、总体方案设计 方案一 数码管显示结构简图如下：图1此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。
由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。
缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。
方案二 前端信号处理时，选用放大、信号转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符显示功能的LCD 显示器。
结构简图如下：信号采集信号放大51单片机信号处理LCD 显示重量数据采集数码管显示重量51单片机数据处理AD 转换图2综上比较，我采用方案二。
2、硬件的方案设计与论证：关于硬件部分一些模块是固定的，所以在此对放大部分以及AD转换部分进行方案选择。
（1）放大器部分方案一利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。
普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。
由于信号转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。
所以，此种方案不宜采用。
方案二由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。
差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放(如OP07)做成一个差动放大器，如下图所示：图3由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器电阻R1、R2和电容C1、C2、C3、C4用于滤除前级的噪声，C1、C2为普通小电容，可以滤除高频干扰，C3、C4为大的电解电容，主要用于滤除低频噪声。
优点：输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路，滑动变阻器R6可以调节输出零点，最后一级可以用于微调放大倍数，使输出满足满量程要求。
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实验六直流全桥的应用——电子秤实验
一．实验目的
了解应变片直流全桥的应用及电路的标定。
二．基本原理
电子秤实验原理为实验三全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始电子秤。
三．需用器件与单元
同实验一
四．实验步骤
1．接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关。
按实验一中2的步骤将差动放大器调零：按图1-5全桥接线，合上主控箱电源开关调节电桥平衡电位器Rw1，使电压表显示0.00V。
2．将7只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节），使电压表显示为0.140V（2V档测量）或-0.140V。
3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw4（零位调节），使电压表显示为0.000V或-0.000V。
4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可称重，成为一台原始的电子秤。
6．根据上表计算误差与非线性误差。