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1、Shenzhen lean-sigma consultant Co., LTD 版权所有版权所有 翻版必究翻版必究1 1/41/41实验3.2 压力传感器特性研究及其应用l实验目的l实验仪器 l实验原理 l实验内容和步骤 l思考题 大学物理实验大学物理实验实验目的：实验目的：1.了解非电量电测的一般原理和测量方法2. 掌握压力传感器的构造、原理、测量方法及特性 大学物理实验大学物理实验 1. PF-1传感器特性仪 2. PF-2传感器特性数显仪 3. PF-3传感器特性平衡器 实验仪器：实验仪器：大学物理实验大学物理实验实验原理：实验原理：PF-1传感器特性仪是由4个应变电阻片组成的压力传感器
2、。它的作用是把被测的非电量信号（压力）转换成与之成比例的电量信号（电压）。非电量电测系统如图1所示。 电学量传感器测量电路显示电源记录非电量图1 非电量电测系统大学物理实验大学物理实验1、压力传感器 在一定的范围内电阻的相对变化和电阻丝轴向相对长度的变化成正比，即RLRL 基片应变电阻丝引出线图2电阻应变片结构示意图如图2，应变电阻片被拉伸电阻变大，被挤压时电阻变小大学物理实验大学物理实验将四个电阻片粘贴在弹性横梁上下表面的适当位置 ，如图3所示，当受力F时，R1, R3被拉伸， R2, R4被挤压。R1R2R3R4F图3 压力传感器13RR、增大24RR、减小大学物理实验大学物理实验2、测量
3、电路为了消除电桥电路的非线性误差，采用不平衡电桥进行测量。把传感器上的电阻 接成如图4所示的直流电桥电路。ab两端为电桥电压的输出端，输出电压为U0 ,cd两端接稳压电源E。1234RRRR、 、b图4 非平衡电桥原理R1R2R3R4acdbR1+R1R2+R2R3+R3R4+R4acd图5 有载荷的非平衡电桥大学物理实验大学物理实验由图5知1401234RRUERRRR电桥平衡时00U 1324R RR R四只电阻片相同有：1324RRRRR受外力时1144011223344RRRRUERRRRRRRR大学物理实验大学物理实验假设1324RRRRR 得：0RUER电桥输出的不平衡电压是和电阻
4、的变化成正比的，这就是不平衡电桥的工作原理。显然测量出的大小即可反映外力F的大小；另外，若要获得较大输出电压，可以采用较高的电源电压E即可；同时也说明电源电压不稳定将给测量结果带来误差，因此电源电压一定要稳定。 大学物理实验大学物理实验实验内容及步骤：实验内容及步骤：1.仪器的连接（1）按图连线；（2）调零：PF-1传感器特性仪上不放砝码，先将PF-2传感 器特性数显仪电压调节旋钮反时针调小，然后打开 电源开关，调PF-3传感器特性平衡器旋钮，使输出 电压为“零”；（3）调“电压调节”旋钮使工作电压为10V，再重新调一 次零；大学物理实验大学物理实验2.测量载荷力F与电桥输出电压U0的关系，保
5、持电源 输出电压E=10.0V.用逐差法求灵敏度S0USF3.用压力传感器测量任意物体的重量将未知重量的物体放在传感器上，测出电压U0，测三次取平均值，代入 求物体重量。01WUS大学物理实验大学物理实验4.测量传感器电源电压E与电桥输出电压关系，保持 加载砝码的质量为1000克。改变电源电压，使其从1.0V至10.0V，每增加1.0V对应记录一个输出电压，作出EU0关系曲线，分析是否为线性关系。 大学物理实验大学物理实验数据处理：数据处理：大学物理实验大学物理实验1.在实验前应将仪器预热15分钟以上。2.实验时不能超载，所加砝码不能超过8Kg，加减 砝码时应轻拿轻放，以免损坏传感器。注意事项：注意事项：大学物理实验大学物理实验思考题：思考题：1.传感器的灵敏度与电源电压有何关系？电源电压 能无限制地加大吗？为什么？2.本实验所用系统能当电子秤使用吗？大学物理实验大学物理实验作业：作业：完成本次实验的数据处理，预习下一次实验内容。
977实验3.2 压力传感器特性研究及其应用
