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澳门赌场压力传感器特性实验

发布日期:2020-10-31 09:57

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  压力传感器是利用应变电阻效应,将力学量转换成易于测量的电压量的器件。压力传感器是最基本的传感器之一,主要用在各种电子秤、应力分析仪等仪器上。传感器的种类很多,应用极为广泛。根据要求精度和使用方式不同,可选用不同型号的压力传感器。

  本实验所用的传感器,是由四片电阻应变片组成,分别粘贴在弹性体的平行梁上、下两表面上。四个应变片组成电桥,采用非平衡电桥原理,把压力转化成不平衡电压进行测量。下面我们从三个方面对压力传感器进行讨论。

  电阻应变片是将机械应变转换为电阻阻值的变化。澳门赌场将电阻应变片粘贴在悬臂梁式弹性体上。常见的悬臂梁形式有等截面梁、等强度悬臂梁、带副梁的悬臂梁以及双孔,单孔悬臂梁。

  图3-3-1是等截面梁结构示意图,弹性体是一端固定,截面积S处处相等的等截面悬臂梁(S=bh,宽度为b,厚度为h),在距载荷F着力点L0的上下表面,顺L方向粘贴有受拉应变片R1、R3和受压的R2、R4应变片,粘贴应变片处的应变为

  式中f是应变片处的应力,Y是弹性体的弹性模量。从式(3-3-1)可看出,除压力F外,其余各量均为常量。所以,应变ε0与压力F成正比。

  由于弹性体的应变发生了变化,粘贴在其上的电阻应变片的电阻值也随之发生变化,受拉的电阻应变片电阻值增加,而受压的电阻应变片电阻值减少,澳门赌场。把四个电阻应变片组成一个电桥,这便成为差动电桥,如图3-3-2所示。此时电桥的输出电压U为:

  由上式可知,电压U与电阻值的变化成正比。由此可看出差动电桥既没有非线性误差,又具有较高的灵敏度,同时还具有适应温度变化的补偿能力等优点。实验中,电桥的不平衡电压U可由电位差计测出。

  压力传感器的基本特性分为静态特性和动态特性两种。所谓静态特性是指输入不随时间而变化的特性,即在静载荷(力值)作用下,用实验的方法求得输入的力与传感器输出电压(示值)之间的关系(线性关系),即U=a+bF。由输入和输出的关系,就可研究其静态特性。

  传感器在静态工作条件下,其单位压力所产生的输出电压,称为静态灵敏度。在通常意义上,如指一台传感器灵敏度高,也指其分辨率高。用公式表示如下:

  图3-3-3所示为上述两种情况下灵敏度的图解表示,其中左图为非线性灵敏度,右图为线性灵敏度图解。

  大多数传感器的输入和输出具有比例关系,这种输入输出具有线性比例关系的传感器称线性传感器。衡量线性传感器线性特性好坏的指标为非线性误差,或称线性度。随着参考直线的性质和引法不同,线性度有多种,下面仅介绍端点线性度。

  图3-3-4 端点线所示,将传感器的实际零点和满量程端点连线作为理论直线,传感器实际平均输出(正反行程平均)特性曲线对理论直线的最大偏差,以传感器满量程输出的百分比来表示为:

  传感器在正(输入量增加)、反(输入量减少)行程中,输入输出曲线不重合的程度称为迟滞。也就是说,对应于同一输入量,它的输出量值有差别。迟滞可用传感器最大正反差值与满量程输出的百分比来表示

  1. 按图3-3-7连接电路,图中PF1为压力传感器,UJ37为电位差计。

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