自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验参考.doc

【自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验参考】 实验报告的核心是研究金属箔式应变片在半桥配置下的性能。金属箔式应变片是一种常用的传感器，利用电阻材料的应变效应，将物体的形变转化为电阻变化，从而测量各种物理量，如力、压力等。在半桥配置中，两个性质相同的应变片被接入电桥的相邻两边，以提高测量的灵敏度和准确性。 **一、实验目的** 实验的主要目的是理解半桥测量电路的工作原理及其优势。半桥配置相比单臂电桥，能够更有效地抵消环境因素（如温度变化）的影响，提高测量的线性和稳定性。 **二、基本原理** 在半桥电路中，两个应变片的初始电阻相等，当受到相同应变时，它们的电阻变化也相等。这样，即使存在非线性误差，也可以通过电路设计进行补偿，从而提高输出信号的线性度。半桥的输出电压与应变片的应变灵敏度（K）有关，输出电压U03 = KE?，其中E?是应变片的电阻变化。 **三、实验设备** 实验需要用到的设备包括传感器实验箱、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、±15V电源和±5V电源。这些设备用于模拟实际工况，测量应变片的电阻变化并转换为电压信号。 **四、实验步骤** 1. 按照实验图3-1连接电路，参照实验二的操作。 2. 记录实验数据，计算灵敏度和非线性误差。 3. 分析实验结果，理解全桥相对于半桥的改进之处。 **五、注意事项** 实验过程中需注意不要超载砝码盘，避免损坏传感器，并确保电桥供电电压为±5V，避免误接至±15V。 **六、思考题** 1. 全桥测量中，若两对边的电阻R不相等，不能构成全桥。 2. 在材料拉力测试中，可以通过在棒材上正交贴合两组应变片，形成全桥，不需要额外的外部电阻。 **七、误差分析** 误差主要来自激励电压的幅值和频率、温度变化以及零点残余电压。零点残余电压可能是由于基波分量和高次谐波引起，可以通过结构对称性补偿、选择合适的测量电路等方式进行消除。 **八、应用** 金属箔式应变片广泛应用于机械加工、计量和建筑测量等领域，其单臂电桥和半桥配置的选择取决于具体应用场景和测量精度的需求。 通过这个实验，学生可以深入理解电阻应变片的工作原理，熟悉全桥和半桥电路的设计和应用，以及如何通过实验数据分析和优化传感器的性能。这种实践经验对于培养实际操作技能和理论知识的结合至关重要。