传感器技术与检测

＋4V

直流稳压电源

电桥平衡网络

图1

5、将测微头转动到10㎜刻度附近，安装到双平行梁的右端即自由端（与自由端磁钢吸

合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使V/F表显示值最小，再旋动测微头，使V/F表显示为零（细条零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

6往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下V/F表显示的值，每旋动测微头一周即ΔX=0.5㎜，记一个数值填入下表：

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7、根据所得结果计算灵敏度ΔS=ΔV/ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为V/F表显示的电压值的相应变化。

8、实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。 四、注意事项：

1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一个标记，让学生连线时组成电桥容易。

2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。 五、问题：

1、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？

* 实验一 金属箔式应变片性能------单臂电桥

一、实验目的：

了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 二、所需单元及部件：

直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁称重传感器、砝码、一片应变片、V/F表、主、副电源。

旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，V/F表打到2V档，差动放大增益最大。 三、实验步骤：

1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片上下两片梁的外表面各贴两片受力的应变片。

2、 将差动放大器调零：用10cm长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V/F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V/F表显示为零，关闭主副电源。

3、根据图1接线,R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻，R4=Rx为应变片，将稳压电源的切换开关置±4V档， V/F表置20V档,开启主副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使V/F表显示为零，等待数分钟后将V/F表置2V档，再调电桥W1，(慢慢的调)，使V/F表显示为零。

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电桥平衡网络

4、在传感器托盘上(即双平行梁自由端的磁钢处)放上一只砝码，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灵敏度S=ΔV/ΔW，并作出V-W曲线，ΔV为电压变化率，ΔW为相应的重量变化率。

四、注意事项:

1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一个标记，让学生组桥容易。 2、为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大质量，如指示溢出，适当减小差动放大增益，此时差动放大器不必重调零。

3、 做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。 五、问题:

1、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？

2、根据所给的差动放大器电路原理图，(见附录一)分析其工作原理，说明它既能做差动放大，由可做同相或反相放大器。

图1

实验二 金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较

一、实验目的:

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。

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二、所需单元和部件:

直流稳压电源，差动放大器，电桥，V/F，测微头，双平行梁，应变片

有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到±2V档，V/F表打到2V档，差动放大器增益打到最大。 三、实验步骤:

1、按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主副电源。

2、按图1接线，图中R4=Rx为工作片，r及W1为电桥平衡网络。

3、调节测微头使双平行梁处于水平位置，(目测)，将直流稳压电源打倒±4V档，选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头显示零，(需预热几分钟表头才能稳定下来)

4、转测微头，使梁移动，每隔0.5㎜(旋转一圈)读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭主副电源。

5、保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一个应变片，即取二片受力方向不同的应变片，形成半桥(图3)，调节测微头使梁到水平位置(目测)，调节

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图3

R1,R2两个固定电阻换成另两片受力应变片(即R1换R2换成)组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出，接成一个直流全桥，调节测微头，使梁到水平位置。调节电桥W1同样使V/F表显示为零。重复(4)过程将读出的数据记入下表:

7、在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。 四、注意事项:

1、在更换应变片时应将电源关闭

2、在实验过程中如有发现电压表发生过载,应将电压量程扩大

3、在本实验中只能将放大器接成差动形式,否则系统不能正常工作

4、直流稳压电源打在±4V,不能打的过大,以免损坏应变片或造成严重自热效应 5、接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向

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*实验二 金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较

一、实验目的:

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系. 二、所需单元和部件:

直流稳压电源、差动放大器、电桥、V/F表、双平行梁称重传感器、应变片、砝码、主、副电源。

有关旋钮的初始位置:直流稳压电源打到±2V档，差动放大器增益调到最大。 三、实验步骤:

1、按实验1方法将差动放大器调零后,关闭主副电源

2、根据图1接线,R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻，R4=Rx为应变片，将稳压电源的切换开关置±4V档，V/F表置20V档,开启主副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使V/F表显示为零，等待数分钟后将V/F表置2V档，再调电桥W1(慢慢的调)，使V/F表显示为零。

3、在传感器托盘上(双平行梁右端磁钢处)放上一只砝码，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。

4、保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一个应变片即取二片受力方向不同的应变片，形成半桥，调节电桥W1使V/F表显示为零，重复(3)过程同样测得读数，填入下表:

5、保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节电桥W1同样使V/F表显示为零，重复(3)过程将读数填入下表:

6、在同一坐标纸上描出X-V曲线,比较三种接法的灵敏度