传感器与检测技术实验报告21873.doc

电阻应变式传感器，又称应变计，是工业测量中不可或缺的关键部件。它能够将物理量如力、压力、加速度等引起的物体变形转换为电阻的变化，再将这种电阻变化转换为更易测量和处理的电压或电流信号，从而实现精确测量。本篇实验报告将详细讨论电阻应变式传感器的工作原理、实验过程以及数据分析，以此来深化我们对传感器技术的理解。 实验的目的是让学生们理解电阻应变片的工作原理，并掌握其测量电路的使用。电阻应变片的工作原理基于金属丝或半导体材料的电阻率会随着所受应力的改变而变化，这种变化可利用惠斯通电桥来检测并转换成电压信号。应变片通常与弹性元件结合使用，弹性元件在受力时会发生形变，应变片则随之发生电阻的变化，实现机械量到电信号的转换。 实验过程中所需设备主要包括直流稳压电源、电压表、应变式传感器实验模板、托盘、砝码等。这些设备在实验中起着至关重要的作用。例如，直流稳压电源提供稳定的电源供实验使用；电压表用于测量输出电压；实验模板则用于固定应变片和砝码，模拟实际测量情景。 实验步骤分为几个部分：安装托盘于传感器上，并在未加载和加载砝码状态下测量应变片的阻值，分析受力情况；使用差动放大器对实验设备进行零点校准，确保测量的准确性；接着进行应变片单臂电桥实验，记录不同重量下的电压变化，绘制曲线，并计算系统的灵敏度和非线性误差；最后进行半桥性能实验，通过使用两片不同应力方向的应变片来提升输出灵敏度，改善非线性误差。 在数据分析方面，单臂电桥实验中得出的系统灵敏度S为0.224，非线性误差δ为1.02%。通过实验我们观察到，应变片在受到拉力或压力时，其电阻值会相应增大或减小。灵敏度是指传感器输出信号与输入量之间的比值，反映了传感器的转换效率。而非线性误差是指传感器输出信号与理想线性输出之间的偏差，体现了传感器的测量准确性。在半桥实验中，通过两片应变片的应力方向不同，可以改善输出信号的灵敏度和减少非线性误差，这为实际应用提供了更为精确的测量手段。 在应变式传感器实验中，我们不仅学习了如何将物理量转换为电信号，并通过实验来分析和理解传感器的工作过程和性能。这项技能是工程学中非常重要的，尤其是在机械加工、计量、建筑测量等领域。通过掌握电阻应变式传感器的工作原理和测量技术，学生们可以更好地理解传感器在现代工业中的应用，为未来解决实际问题提供了有力的技术支持。因此，对于致力于工程技术领域学习的学生而言，本实验不仅具有理论上的重要性，也具有实际应用价值。