实验 应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验
传感器实验部分
实验一金属箔式应变片一一单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金届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：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：：R/ R = K ;式中AR/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，&=A l/l为电阻丝长度相对变化，金届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的受力状态变化，电桥的作用是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。
单臂电桥输出电压U OI =EK&/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、石去码、数显表、士5V电源、也V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装丁应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R l、R2、R3、R4O加热丝也接丁模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3=R4=350Q，加热丝阻值为50 Q左右。
应变片托盘图1-1应变式传感器安装示意图2、接入模块电源i15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器RW3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的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器R W4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片 R 1 （即模块左上方的R i ）接入电桥作为一 个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电 位器Rw i,接上桥路电源&V （从主控箱引入）如图1-2所示。
检查接线无误后，合 上主控箱电源开关。
调节 Rw i,使数显表显示为零。
O 。
加热4、在电子秤上放置一只石去码，读取数显表数值，依次增加石去码和读取相应的数显 表值，直到500g （或200g ）石去码加完。
(整理)交流全桥的应用——振动测量实验.
第十二部分传感器技术0 预备知识传感器在机电一体化系统乃至整个现代科学技术领域占有极其重要的地位，当今信息时代，如果没有传感器，现代科学技术将无法发展。
为了适应这一时代发展的需要，全国各大中专院校及各类职业技术学校都相继将传感器及实验教学纳入教学任务，作为物理、电子、测控以及自动化类专业的一门必修课。
传感器是机电一体化中各种设备和装置的“感觉器官”，是检测系统的第一个环节。
它以一定的精度把被测量（各种各样形态各异的信息量）转换成与之有确定关系的、便于应用的某种量值的测量装置。
顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
根据传感器的功能特点，一般由三部分组成：敏感元件、转换元件、测量电路。
敏感元件：能够灵敏地感受被测量并作出响应的元件。
如金属或半导体应变片，能感受压力的大小而引起形变，形变程度就是对压力大小的响应。
铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值，阻值的变化就是对温度升降的响应，所以铂电阻就是一种温度敏感元件，而金属或半导体应变片，就是一种压力敏感元件。
转换元件：将敏感元件感受的被测量转换成电路参数的元件。
如果敏感元件本身就能直接将被测量变成电路参数，那么，该敏感元件就是具有了敏感和转换两个功能。
如热敏电阻，它不仅能直接感受温度的变化，而且能将温度变化转换成电阻的变化，也就是将非电路参数（温度）直接变成了电路参数（电阻）。
测量电路：将转换元件转换的电学量进行测量的电路。
传感器的种类较多，根据被测物理量可分为：速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、光纤传感器等。
根据工作原理分为：应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
根据能量的传递方式分为：有源的和无源的传感器。
了解和掌握一定的传感器技术对每个科技工作者来说是十分必要的。
本部分内容通过两个实验的实际应用，使学生对传感器有一个初步了解实验仅通过金属箔式电阻应变片的一种实际应用而使学生对传感器有一个初步了解。
应变片性能实验
实验一 应变传感器的性能研究一、实验类型：验证性实验。
二、实验目的1. 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；2. 测试应变梁变形的应变输出；3. 验证单臂、半桥、全桥测量电桥的输出关系，比较不同桥路的功能。
三、实验内容1. 设计并实现应变传感器的测试桥路；2. 测量单臂、半桥、全桥测量电桥的输出，记录数据、绘制关系曲线，并分析。
四、实验原理1. 本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/ R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，∑∆=RRR ；当二个应变片组成差动状态工作，则有2RR R∆=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2 = R3 = R4 = R ，4RR R∆=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
2. 已知单臂、半桥和全桥的R ∑分别为ΔR/R 、2ΔR/R 、4ΔR/ R 。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4E R ⋅⋅∑，电桥灵敏度//Ku V R R =∆，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E 、1/2E 和E 。
由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
五、实验要求1. 熟悉CSY 系统传感器实验系统；2. 能自行设计实现应变式传感器的测量桥路；3. 掌握应变式传感器的各种测量电路的性能。
六、实验仪器设备主机箱中的±2V~±10V(步进可调)直流稳压电源、±15V 直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
实验2：应变片全桥性能实验
实验2 应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。
二、基本原理：1. 应变片的基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
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。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
2. 应变片的电阻应变效应：所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得：2ρρπ==g L L R A r ..................(1-1) 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、dρ相应的电阻变化为dR 。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：2ρρ=-+dR dL dr d R L r ..................(1-2) 式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL ; dr/r 为导体的横向应变量εr 。
由材料力学知识可得：εL = - μεr ..................(1-3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1-3）代入式（1-2）得：()12ρμερ=++dR d R ..............(1-4)，该式说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能。
3. 半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
实验二 交流全桥的应用—振动的测量
实验二交流全桥的应用——振动的测量一、实验目的了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。
二、基本原理对于交流应变信号用交流电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相检波和滤波后才能得到变化的应变信号，此信号可以从示波器或用交流电压表读得。
三、需用器件与单元：传感器实验模块、低频函数信号发生器、传感器调理电路挂箱四、实验步骤1．打开“传感器调理电路”挂箱电源开关POWER1。
2．按照实验一中的步骤（二）进行差动放大器调零。
3．用应变输出专用连接线将传感器实验模块上的“应变输出”插座和“应变传感器实验”单元上的插座连接起来。
4．调节低频函数信号发生器，使之输出频率为1KHz左右，幅值为10Vp-p左右的正弦波信号（幅度用虚拟示波器观测）。
5．按图5-1将各单元连接好线。
图5-1 电阻应变式传感器振动测量接线图5．调节TH-SG01P型功率函数信号发生器，使之输出频率为10Hz左右的正弦波信号（幅值调节到最大位置），如果幅度为最大时，振动还不明显时，可用功率输出，将信号发生器的功率输出端接到传感器实验模块的“低频输入”端，使振动平台振动较为明显。
6．用虚拟示波器观察低通滤波器U O的波形。
7．仔细调节移相器和相敏检波器的电位器，使示波器显示的波形为一个接近全波整流的波形。
8．固定信号发生器的幅度不变，调节其频率。
观察振动源振动产生的波形。
并将输入信号的频率与输出波形的幅值关系填入下表：五、思考题1．在交流电桥测量中，对音频振荡器和被测梁振动频率之间有什么要求？（把人耳能够听到的振动频率称为音频（也有称声频），它的频率范围是从20Hz—20KHz,低于20Hz的频率称次声波，高于20KHz的频率称超声波。
能够产生20Hz－20KHz的振荡器就称为音频振荡器，它一般可作信号源来使用。
）2．请归纳直流电桥和交流电桥的特点。
实验三 应变片全桥性能实验
姓名____________班级____________学号____________实验三应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。
掌握测量方法。
二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。
应变片全桥特性实验原理如图3—1所示。
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＝KεE。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。
图3—1应变片全桥性能实验接线示意图三、需用器件和单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤：实验步骤与方法（除了按图3—2示意接线外）参照实验二，将实验数据填入表3作出实验曲线并进行灵敏度和非线性误差计算。
实验完毕，关闭电源。
图3—2 应变片全桥性能实验接线示意图表3全桥性能实验数据重量(g)20 40 60 80 100 120 140 160 180电压(mV)20.6 36.3 52.1 68.7 83.6 100.5 116.7 134.8 153.6 172.6 10.429.8 41.6 60.7 79.9 98.8 122.8 142.1 154.9 172.3五、根据实验数据，绘制实验曲线，计算非线性误差。
最小二乘法拟合直线方程为Y=0.8794*X+13.4945S=0.8794非线性误差:Yi =[13.4945 31.0825 48.6705 66.2585 83.8465 101.4345 119.0225 136.6105 154.1985 171.7865]Y= [15.5000 33.0500 46.8500 64.7000 81.7500 99.6500 119.7500 138.4500 154.2500 172.4500]Res= Yi -Y=[2.0055 1.9675 -1.8205 -1.5585 -2.0965 -1.7845 0.7275 1.8395 0.0515 0.6635ΔLmax=2.0055Y*100%=2.0055/172.4500=1.16%fδ=ΔLmax/FS灵敏度为0.8794非线性误差为1.16%。
传感器实验报告
传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定⼯艺粘贴电阻应变⽚来组成。
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。
可⽤于能转化成变形的各种⾮电物理量的检测，如⼒、压⼒、加速度、⼒矩、重量等，在机械加⼯、计量、建筑测量等⾏业应⽤⼗分⼴泛。
根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×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：yFS满量程输出平均值，此处为200g。
四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。
从⽽将ΔR转换成ΔV。
2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。
所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。
3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。
4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。
实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。
数字电⼦秤实验原理如图5—1。
本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定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。
图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。
金属箔式应变片交流全桥实验报告doc
金属箔式应变片交流全桥实验报告篇一：自动化传感器实验报告三__金属箔式应变片——全桥性能实验实验三项目名称：金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本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U03＝KE?。
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。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、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．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、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。
一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本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U03＝1KE?。
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。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、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．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值图3-1 应变式传感器全桥实验接线图2五、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。
CSY-XS-01传感器实验箱用户使用手册
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浙江高联科技开发有限公司目录CSY-XS-01传感器系统实验箱说明书：一、产品简介二、实验箱组成三、产品特点四、传感器五、V9.0数据采集卡及处理软件CSY-XS-01传感器系统实验箱使用（示范实验举例）实验一应变片单臂特性实验实验二应变片半桥特性实验实验三应变片全桥特性实验实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验实验六应变片的温度影响实验*实验七应变片温度补偿实验实验八移相器、相敏检波器实验实验九应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验实验十压阻式压力传感器的压力测量实验实验十一电容式传感器的位移实验实验十二差动变压器的性能实验实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验十四差动变压器零点残余电压补偿实验实验十五差动变压器测位移实验实验十六差动变压器的应用—振动测量实验实验十七电涡流传感器位移特性实验实验十八被测体材质对电涡流传感器特性影响实验十九被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验实验二十电涡流传感器测振动实验实验二十一压电式传感器测振动实验实验二十二温度源的温度控制调节实验实验二十三 K热电偶测温特性实验实验二十四 Pt100铂电阻(热电阻)测温特性实验实验二十五集成温度传感器(AD590)温度特性实验实验二十六NTC热敏电阻温度特性实验实验二十七PN结温度传感器温度特性实验实验二十八线性霍尔式传感器位移特性实验实验二十九开关式霍尔传感器测转速实验实验三十磁电式传感器测转速实验实验三十一光电传感器测转速实验实验三十二利用光电传感器控制电机转速实验三十三光纤传感器的位移特性实验实验三十四气敏传感器实验实验三十五湿敏传感器实验实验三十六数据采集系统实验—静态采集举例实验三十七数据采集系统实验—动态采集举例注：红色代表实验未做，绿色代表实验已做。
传感器实验报告
传感器实验报告实验⼀⾦属箔式应变⽚――单臂电桥性能实验四、实验结果：表计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW⾮线性误差δ=Δm/y FS ×100％=40%五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变⽚应选⽤：（1）正（受拉）应变⽚（2）负（受压）应变⽚（3）正、负应变⽚均可以。
答：正、负应变⽚都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性⽆影响总结：由图可知，单臂电桥理想下是线性的，但实际存在⾮线性误差。
实验⼆⾦属箔式应变⽚—半桥性能实验灵敏度S＝U／W=0.45mv/g，⾮线性误差δ=43.04mv/94=45.8%六思考题：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：（1）对边（2）邻边。
答：应放在邻边。
2、桥路（差动电桥）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（2）应变⽚应变效应是⾮线性的（3）调零值不是真正为零。
答：因为电桥原理上存在⾮线性误差。
总结：由图可知，半桥的传感器特性曲线⾮线性得到了改善，电桥输出灵敏度提⾼。
实验三⾦属箔式应变⽚—全桥性能实验四、实验步骤：1、将托盘安装到应变传感器的托盘⽀点上。
将实验模板差动放⼤器调零：⽤导线将实验模板上的±15v、⊥插⼝与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将实验模板中的放⼤器的两输⼊⼝短接(V i ＝0)；调节放⼤器的增益电位器R W3 ⼤约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转 2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到 2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放⼤器的调零电位器R W4 ，使电压表显⽰为零。
2、拆去放⼤器输⼊端⼝的短接线，根据图 3—1 接线。
实验⽅法与实验⼆相同，将实验数据填⼊表 3画出实验曲线；进⾏灵敏度和⾮线性误差计算。
实验完毕，关闭电源。
五：实验结果：灵敏度S＝U／W=0.81mv/g，⾮线性误差δ=90.7mv/166=54.6%六、思考题：1、测量中，当两组对边（R 1 、R 3 为对边）电阻值R相同时，即R 1 ＝R 3 ，R 2 ＝R 4 ，⽽R 1 ≠R 2 时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。
实验应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验
实验应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验
一、实验目的：了解利用应变交流电桥测量振动的原理与方法。
二、基本原理：图9—1是应变片测振动的实验原理方块图。
当应变梁的振动台
受到F(t)作用而振动，使粘贴在应变梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大
器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。
图中，交流电桥就是一个调制电路，W1、r、W2、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波器提供同步检波的参考电压。
这也是实际应用中的动态应变仪原理。
图9—1 应变仪实验原理方块图
三、需用器件与单元：机头中的应变梁、振动台、激振器；主板中的音频振荡器、低频振荡器、箔式应变片输出口、激振输出口、电桥、差动放大器、移相器、相
敏检波器、低通滤波器、双踪示波器（自备）。
四、实验步骤：。
实验四__金属箔式应变片----交流全桥
实验四金属箔式应变片----交流全桥一、实验目的:了解交流供电的四臂应变电桥的原理和应用二、所需单元及部件:音频振荡器,电桥,差动放大器,移相器,相敏检波器,低通滤波器, V/F表,双平行梁称重传感器,应变片,砝码,主、副电源,示波器有关旋钮的初始位置:音频振荡器5KHZ,幅度关至最小, V/F表打到20V档,差动放大器增益旋到最大三、实验步骤:1、差动放大器调零:将差动放大器(+),(-)输入端与地短接,输出端与V/F 表的Vi端相连,开启主副电源后调差放的调零旋钮使V/F表显示为零, V/F表切换开关置2V档,细条差放调零旋钮使V/F表显示为零,然后关闭主副电源2、按图5接线,图中R1,R2,R3,R4为应变片,W1,W2,C,r为交流电桥调节平衡网络,电桥交流激励源必须从音频振荡器的LV输出口引入,音频振荡器旋钮置中间位置音频振荡器V～L VW2 C W1R1R4RR3R2相敏检波器低通滤波器V/F表示波器移相器电桥平衡网络应变片图5＋－1φ2φ3、将V/F表的切换开关置20V档,示波器X扫描是切换到0.1-0.5ms(以合适为宜),Y轴CH1或CH2切换开关置5V/div,音频振荡器的频率旋钮置5KHZ,幅度旋钮置中间幅度,开启主副电源,调节电桥网络中的W1,W2,使V/F表和示波器显示最小,再把V/F表和示波器Y轴的切换开关分别置2V档和50mv/div,细条W1和W2及差动放大器调零旋钮,使V/F表显示值最小,示波器的波形大致为一条水平线(V/F表显示值与示波器不完全相符时两者兼顾即可).再用手轻轻按住双平行梁沉重传感器托盘(梁右端磁钢处)的中间产生一个位移,调节移相器的移相旋钮,使示波器显示全波检波的图形,放手后,梁复原,示波器图形基本成一条直线4、在传感器托盘上放一只砝码,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,根据所得结果计算灵敏度S=△V/△W,并作出V-W关系曲线, △V是电压变化率, △W是相应的质量变化率。
金属箔式应变片交流全桥实验报告doc
金属箔式应变片交流全桥实验报告篇一：自动化传感器实验报告三__金属箔式应变片——全桥性能实验实验三项目名称：金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本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U03＝KE?。
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。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、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．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、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。
一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本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U03＝1KE?。
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。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、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．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值图3-1 应变式传感器全桥实验接线图2五、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。
应变片全桥实验报告
班级：学号：姓名：组别：试验一电阻应变片灵敏系数的测定报告一、试验目的掌握通用电阻应变片灵敏系K值的测定方法。
二、试验设备及仪表1 静态电阻应变仪；2 等应力梁；3 待测电阻应变片。
图1 试验材料准备三、试验方法测试装置见教材第九章附图1.1。
灵敏系数K值是电阻应变片的输入和输出的比值，其准确性是保证测量结果真实性的保证，出厂标称K值有时存在误差，对要求较高的应变测点，有必要进行灵敏系数K值测量。
具体步骤：1 在等应力梁上沿轴向准确贴好应变片；2 用全桥将应变片接入应变仪，灵敏系数调节器旋钮置于某任意选定的K仪=2）；值（如K仪3 应变初始置零，并保证其漂移量小于教材P.54页静态应变仪要求。
然后给等应变梁逐级加砝码，由钢梁所加重量换算出已知应变ε计（梁的材料弹性模量已知）；=MEWε计，式中：M —贴片处截面处的弯矩，E —梁弹性模量，W —贴片处抗弯截面模量。
4 由应变仪测取每级荷载下的应变值ε仪记入表格（附表1.1）。
对测定的应变片，均需要加卸荷载三次，从而得到三组灵敏系数K 值，再取三组的平均值即为所代表的同批产品的平均灵敏系数K 值。
5 按试验过程算出灵敏系数K 值附表1.1加载 项目9.97 N19.95 N 29.9N1点 2点 3点 4点 1点 2点 3点 4点 1点 2点 3点4点 第一次ε仪1（με） 第二次ε仪2（με） 第三次ε仪3（με）实测平均ε仪（με） 111 222 332 计算应变ε计（με）113 226 339 K=K εε仪仪计1.961.961.96 注：计算应变ε计的计算过程可另附页，K 仪为仪器随意设置的灵敏度。
现场试验完成图长：363 mm 厚：4.5 mm 宽：46 mm g：10 N/kg E:2.06*10^11 paW=1/6*0.046*0.0045^2=1.5525*10^(-7) N/(M^2)M=9.97*0.363=3.61911 N·M ε=3.61911/(2.06*10^11*(1.5525*10^(-7)))*10^6=113 1M=19.95*0.363=7.24185 N·M ε=7.24185/(2.06*10^11*(1.5525*10^(-7)))*10^6=226 2M=29.9*0.363=10.8537 N·M ε=10.8537/(2.06*10^11*(1.5525*10^(-7)))*10^6=339 3K=111/113*2=1.961K=222/226*2=1.962K=332/339*2=1.963%=(113-111)/111*100％=1.8％1%=(226-222)/222*100％=1.8％2%=(339-332)/332*100％=2.1％3实验心得班级: 学号：姓名：组别这次实验做的是关于电阻应变片的实验，反映的是应变片对所测地方发生形变时测量出的数据的灵敏程度。
实验25 桥梁振动测量实验
实验桥梁振动测量实验一、实验目的：1. 学会用搭建桥梁2.掌握利用数据采集器和微机分析传感器数据3．通过数据曲线比较在桥梁不同位置上小车运动所产生力的情况4.研究桥梁共振。
二、实验仪器：PASCO850数据采集器、微型计算机一台、振动器、桥梁组件等三、实验介绍：研究用手或锤子敲击拱桥所产生的谐振模式。
对产生的振动做FFT变换以找到共振模式。
然后用拟合了每一个谐振频率的正弦力驱动桥梁。
将两个力传感器单元当做检测器对振动进行检测，三个负载单元沿桥梁跨度等间隔的放置。
对于任何特定的谐振模式，单个负载单元可能是被力驱动较多，也可能是静止不动的,这是由振荡节点所在的位置决定。
驱动力是由振动器提供，振动器是由信号发生器带动并且由橡皮粘贴到桥梁上，以便振动器在正弦运动中对桥梁进行推拉。
驱动力是由黏贴在桥梁上的一个负载单元测量。
可以对桥梁引入缺陷，例如重新移动一根或多根工字型梁,然后重复实验，观察桥梁振动的变化。
图1 本实验搭建的桥梁图之一图2 本实验可选择搭建的桥梁图之二连接到850数据采集器四、实验设置：1. 参考本实验后面的附录说明，构造系杆拱桥。
2. 将2个5 N的负载单元按它们在桥梁上的位置对应的连接到六通道力传感器的前2个端口上。
3. 可以选择将100 N的负载单元连接到六通道力传感器的第六个端口上。
4. 将六通道力传感器插进到850接口并使用PASPORPT的任意端口。
5. 使用两条电源线（香蕉线）将机械波动发生器(SF - 9324)连接到850接口的#1号信号输出端。
6. 通过六通道力传感器前面的“Tare”按钮，对负载单元进行调零。
图3 连接到850数据采集器7. 在Capstone软件上创建一个带有二个图形区的FFT显示框,挑选出二个负载单元中每个元件的受力情况。
创建二个Run-Tracked用户输入数据表,命名为“Res.频率1”和“Res.频率2”,分别代表了每个负载单元的共振频率。
图4有两个图形区的FFT显示框五、实验步骤：1.在Capstone软件上设置采样率为70 Hz。
传感器实验指南
目录实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验（1） (3)实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (5)实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (6)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (8)实验五金属箔式应变片的温度影响实验 (8)实验六直流全桥的应用——电子秤实验（2） (9)实验七交流全桥的应用——振动测量实验 (9)实验八压阻式压力传感器的压力测量实验（3） (13)实验九扩散硅压阻式压力传感器差压测量* (15)实验十差动变压器的性能实验 (15)实验十一激励频率对差动变压器特性的影响实验 (17)实验十二差动变压器零点残余电压补偿实验 (18)实验十三差动变压器的应用——振动测量实验 (19)实验十四电容式传感器的位移特性实验（4） (21)实验十五电容传感器动态特性实验 (23)实验十六直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验（5） (24)实验十七交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (25)实验十八霍尔传感器振动测量实验 (26)实验十九霍尔传感器应用——电子秤实验 (26)实验二十一磁电式转速传感器测速实验 (28)实验二十二用磁电式原理测量地震* (28)实验二十三压电式传感器测量振动实验 (29)实验二十四电涡流传感器位移特性实验（6） (30)实验二十五被测体材质对电涡流传感器的（7） (31)特性影响实验 (32)实验二十六被测体面积大小对电涡流传感器的 (32)特性影响实验 (32)实验二十七电涡流传感器测量振动实验 (33)实验二十八电涡流传感器的应用——电子秤实验 (34)实验二十九电涡流传感器测转速实验* (35)实验三十光纤传感器的位移特性实验 (35)实验三十一光纤传感器测量振动实验 (37)实验三十二光纤传感器测速实验 (38)实验三十三光电转速传感器的转速测量实验 (39)实验三十四利用光电传感器测转速的其它方案* (39)实验三十五Cu50温度传感器的温度特性实验 (40)实验三十六P t100热电阻测温特性实验（8） (41)实验三十七热电偶测温性能实验（9） (43)实验三十八气体流量的测定实验* (44)实验三十九气敏（酒精）传感器实验 (45)实验四十湿敏传感器实验 (46)实验四十一温度仪表PID控制实验 (46)实验四十二外部温度控制实验系统* (47)实验四十三RS485多功能数据采集控制器的应用* (48)实验四十四计算机温度PID控制实验 (50)实验四十五485总线动态链接库调用实验* (50)实验四十六转速PID控制系统 (51)课程设计、毕业设计汇总实验 (52)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。
传感器实验报告
实验一、二、三应变片单臂、半桥、全桥特性实验一、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
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。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ(用最小二乘法)，δ=Δm/yFS ×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：yFS满量程输出平均值，此处为200g。
四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出用什么方法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放大器。
从而将ΔR转换成ΔV。
2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁片中应变片的应变方向(是拉?还是压?+压变大)。
所连接的应变片电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变大；带有符号↓的是压缩，电阻会减小。
3、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使一些去除干扰因素的影响。
4、应变片组桥时应注意什么问题?要注意应变片的受力状态和接入电路时的位置。
实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验一、实验原理常用的称重传感器就是应用了箔式应变片及其全桥测量电路。
数字电子秤实验原理如图5—1。
本实验只做放大器输出Vo实验，通过对电路的标定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。
图5—1 数字电子称原理框图二、实验结果表5电子称实验数据二、实验分析实验八移相器、相敏检波器实验一、实验原理1、移相器工作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的面板图。
CSY-9XX用户手册0912版
前言CSY传感器系统实验仪是本公司开发研制生产的，已有20年历史。
1984年国内17所高等院校及机构的专家代表成立鉴定委员会专门针对CSY-1型传感器系统实验仪进行了鉴定，鉴定后专家代表们一致认为：一、该实验仪集多种传感器、检测电路、信号源于一体，构思新颖，设计合理，功能较全。
像这样水平的传感器实验仪在国内还是首次出现，具有国内先进水平，并达到英国JJSL1型系统实验仪相同水平，功能上还有所扩展。
二、该实验仪突出了教学仪器特点，透明壳体的传感器、插入式单元电路，利于直观教学，便于维修使用，有益于学生独立进行实验，适合于培养开发型人才的需要。
三、该实验仪可配合“传感器原理”、“非电量电测技术”、“自动检测技术”和“机械工程测试技术基础”等课程教学，它的推广使用必将进一步提高上述课程的教学实验水平，并解决了传感器实验设备费用昂贵的问题。
CSY-1型传感器系统实验仪是中国首台传感器实验仪，填补了中国传感器课程实验教学仪的空白。
CSY-9XX型传感器系统实验仪是CSY-1型传感器系统实验仪的改进型。
该仪器获省优秀科技成果奖；1991年全国火炬高新技术优秀奖，1994年浙江大学科技成果二等奖。
CSY-9XX传感器系统实验仪主要用于各大、中专、院校及职业、师范院校开设的“自动检测技术”、“传感器原理与技术”、“自动化控制”、“非电量电测技术”等课程的实验教学。
本用户手册是在原实验指南的基础上广泛征求了全国许多师生的意见后编写的。
在编写上我们力求有较大的适应面便于学生独立操作，加强动手能力培养。
希望学生通过实验有助于深入理解课本知识。
由于编写者时间、水平所限，难免有疏漏谬误之处，热切期望用户的赐教！希望实验仪使用者认真阅读本用户手册，谨慎操作，否则容易引起器件损坏。
如果您在使用CSY实验仪中发现问题，请打我们的服务热线：0571- 谢谢您的合作！目录CSY-9XX传感器系统实验仪说明书：一、实验仪组成 (4)二、主要技术参数、性能及说明 (5)三、V9.0数据采集卡及处理软件简介 (8)CSY-9XX传感器系统实验仪使用（示范实验举例）实验一应变片单臂特性实验 (10)实验二应变片半桥特性实验 (18)实验三应变片全桥特性实验 (19)*实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较实验 (20)实验五应变片的温度影响实验 (21)*实验六应变片温度补偿实验 (22)实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验 (23)实验八移相器、相敏检波器实验 (25)实验九应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验 (29)实验十压阻式压力传感器的压力测量实验 (31)实验十一电容式传感器的位移实验 (33)实验十二差动变压器的性能实验 (36)实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (40)实验十四差动变压器零点残余电压补偿实验 (41)实验十五差动变压器测位移实验 (42)实验十六差动变压器振动测量实验 (44)实验十七电涡流传感器位移特性实验 (45)实验十八被测体材质对电涡流传感器特性影响实验 (49)实验十九电涡流传感器测振动实验 (50)实验二十压电式传感器测振动实验 (51)实验二十一热电偶的原理及现象实验 (55)实验二十二NTC热敏电阻温度特性实验 (58)实验二十三PN结温度传感器温度特性实验 (60)2用户使用手册实验二十四线性霍尔式传感器位移特性实验 (63)实验二十五磁电式传感器特性实验 (66)实验二十六光电传感器测转速实验 (67)实验二十七光纤位移传感器测位移特性实验 (69)实验二十八气敏传感器实验 (72)实验二十九湿敏传感器实验 (73)实验三十数据采集系统实验—静态采集举例 (75)实验三十一数据采集系统实验—动态采集举例 (77)注：根据实验仪的型号做相应的实验，目录中打*的实验由用户自己组织做，用户可以灵活应用开发其他实验项目。
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实验应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验
一、实验目的：了解利用应变交流电桥测量振动的原理与方法。
二、基本原理：图9—1是应变片测振动的实验原理方块图。
当应变梁的振动台受到F(t)作用而振动，使粘贴在应变梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。
图中，交流电桥就是一个调制电路，W1、r、W2、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波器提供同步检波的参考电压。
这也是实际应用中的动态应变仪原理。
图9—1 应变仪实验原理方块图
三、需用器件与单元：机头中的应变梁、振动台、激振器；主板中的音频振荡器、低频振荡器、箔式应变片输出口、激振输出口、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、双踪示波器（自备）。
四、实验步骤：
1、将主板上的音频、低频振荡器幅度逆时针轻轻转到底（幅值输出最小），按图9-2接线。
检查接线无误后，合上主电源开关并将差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器的拨动开关拨到“开”位置。
用示波器 [正确选择示波器的“触发”方式及其它(TIME/DIV ：在0.5mS～0.1mS范围内选择；VOLTS/DIV：2V～5V范围内选择)设置] 监测音频振荡器Lv的频率和幅值，调节音频振荡器的频率、幅度使Lv输出1KHz左右，幅度（峰峰值）调节到10Vp-p 的供桥电压。
图9—2 应变片振动测量实验接线图
2、调整好各环节、各单元电路。
调整如下：（1）将差动放大器增益顺时针轻轻转到底，再逆时针回转一点点。
用示波器 [正确选择示波器的“触发”方式及其它(TIME/DIV ：在0.5mS～0.1mS范围内选择；VOLTS/DIV：0.2V～50mV范围内选择)设置] 观察相敏检波器输出，用手压住机头上的振动台（振动台向下产生较大位移）的同时调节移相器的移相电位器，使示波器显示的波形为一个全波整流波形。
（2）释放振动台（振动台处于自然状态），再仔细调节电桥单元中的W1和W2(交替调节)，使示波器（相敏检波器输出）显示的波形幅值很小，接
近为一水平线（相邻波形的基准有高低可调节差动放大器的调零电位器）。
3、将低频振荡器的频率调到8Hz左右，调节低频振荡器幅度旋钮，使振动台振动较为明显（如振动不明显再调节频率。
注意事项：低频激振器幅值不要过大，以免振动台振幅过大而损坏振动梁的应变片）。
用示波器 [正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它(TIME/DIV ：在50mS～20mS范围内选择；VOLTS/DIV：0.2V～50mV范围内选择)设置] 观察差动放大器（调幅波）、相敏检波器及低通滤波器（传感器信号）输出的波形。
4、分别调节低频振荡器的频率和幅度的同时观察低通滤波器输出波形的周期和幅值。
5、低频振荡器幅度(幅值)不变，调节低频振荡器频率(3Hz～25Hz)，每增加2 Hz用示波器读出低通滤波器输出Vo的电压峰－峰值，填入表9画出实验曲线。
实验完毕，关闭电源。
表9应变交流全桥振动测量实验数据。