一、目的与要求
1.更好地理解电阻应变式传感器的实际应用。
2.更全面地掌握各种测量电路的具体应用特点。
3.更好地掌握测量电桥、差动放大器及各种电路模块的调节。
4.了解实用电子装置的基本组成情况。
5.在锻炼动手能力的同时充分发挥创新潜能,充分调动学习主动性。
6.充分掌握前面两次实训的有关内容,弄清电阻应变式传感器的基本工作原理及性能特点;掌握半桥、全桥和交流全桥这三种基本测量电路的性能特点。
7.根据测量要求自主设计测量电路,可以参考本实验中所提供的电路图,也可以采用别的方法实现。
二、实训的基本原理
本次实训的基本原理是利用电阻应变式传感器的输出与应变成正比,通过一定的机械结构将被称物体的质量转换成与之成一定比例关系的应变,然后由传感器将这一应变变成电阻的变化输出到测量电路,通过测量电路转换成电压信号输出到显示表头,通过一定的计算就可得到每毫伏输出电压对应多少克,再通过测量找出传感器的线性范围,就能确定这一电子称重装置的称重范围。
它的称重精度可通过调节放大器的放大倍数来调整,也可以通过不同的显示装置来调整。例如,采用m V级的显示表头时读数到毫伏为止,而当采用0.1m V级表头时读到0.1m V其精度就可提高10倍。称重装置的灵敏度主要取决于该装置的机械结构部分及电阻应变片的应变灵敏度两个方面,机械结构部分的刚度决定了同等质量的物体作用下能产生的应变大小,而应变的大小又决定了电阻应变片输出量的大小。因此,要达到一定的称重分辨力,应要求装置机械部分的刚度不宜太大,理论上刚度越小分辨力越高。但刚度也不能过小,因为应变片的线性范围很小。刚度过小会使它的线性范围变得非常小,失去实用价值。例如,某一应变片的线性范围是应变量变化在0.001%~1%。如果1g作用之下使之产生0.001%的应变,它的分辨力就是1g;如果它在100kg作用下产生1%的应变,则其称重范围是1~100kg。若刚度过小,在几克重物作用下应变就超过1%,则其称重范围显得太小,没有多少实用价值,故应变片的选择要根据称重装置的称重范围和精度要求而定。另外,实用的测量电桥必须考虑其温度漂移问题。测量电桥的温度漂移是指测量装置的工作温度发生变化时所得到的测量结果有所不同。引起温度漂移的原因主要有两个:一是应变片的电阻丝本身存在一定的温度系数;二是应变片的敏感元件与测试结构的传力结构线性系数不尽相同。为了保证测量精度,必须对测量电路进行温度补偿。补偿的方法有应变片温度自适应补偿法和电路补偿法等。
图附2-1 电子称重实验参考图
注意:R2和R3不用接入实验当中,±4V电源接入面板的±5V。
三、实训装置
CGQ-DC1电子称重训练套件、CGQ-013-A应变传感器实验模块。
四、内容及步骤
1.先对差动放大器和应变电桥进行调零。
2.按所涉及的原理图进行接线。
3.用标准砝码对称重装置进行标定和确定线性范围。
4.调整各参数,使得到的参数符合要求
5.进行实际称重,检验此装置是否合理,对存在的问题进行仔细分析,并找出解决办法。
6.再进行测定,直到符合要求为止。
五、注意事项
1.注意调整差动放大器的零位,其放大倍数要合理。
2.接线要牢固、正确,应仔细检查,尤其是电源极性不可接错。
3.实际称重时要注意:所放重物不能超过线性范围的上限。
4.如果需要拆卸线路板,在拆卸线路板之前一定要将国标电源线拔出,待整理好线及安装好线路板后才能将国标电源线接入训练套件。
六、思考题
1.分析你所采用的称重方法有何特点和优势。
2.引起称重误差的因素有哪些?
3.经过这次实训,你最深的体会是什么?
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