电阻应变式传感器灵敏度特性的研究
PB05204044 张雯 实验组别：20
实验目的：
(1)了解电阻应变式传感器的基本原理，结构，基本特性和使用方法。 (2)研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性。 (3)掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。 (4)通过称重实验学习电子秤的原理并能设计简单的电子秤
实验仪器：电阻应变式力学量传感器，变换测量电路，平行梁，传感器称重托盘，加载
重物，直流稳压电源，开关，伏特计，交流供电的金属箔式应变电桥，差分放大器，音频振 荡器，移相器，砝码，检波器
实验原理与原始数据部分见已递交的预习报告（原始数据在实验搭档张丽娜处）
数据处理：
(1)单臂电桥
由原始数据可得下表: m/g 10 0.003 0.005 20 0.008 0.010 30 0.014 0.015 40 0.018 0.019 50 0.021 0.022 60 0.025 0.026 70 0.028 0.031 80 0.034 0.035 90 0.038 0.038 100 0.043 0.043 Vi/V Vi'/V Vi/V 0.0040 0.0090 0.0145 0.0185 0.0215 0.0255 0.0295 0.0345 0.0380 0.0430 ?V?(Vi?5?Vi)/V 0.0215 0.0205 0.0200 0.0195 0.0215 表一
a) 计算灵敏度及不确定度 由灵敏度计算公式：S??V 其中?V?(Vi?5?Vi) ?W?W?mi?5?mi?60?10?50g
因此，有?V?5?(Vi?15i?5?Vi)?5?mi)?50g
0.0215?0.0205?0.0200?0.0195?0.0215?0.0206V
5?W??(mi?1i?55S?
?V0.0206??0.000412?4.12?10?4V/g
50?W下面计算S的不确定度：
首先，对?V，统计计算结果 ?(?V)?0.000894V
?V的A类不确定度：P=0.95 n=5 取tp=2.78
uA(?V)?tp?(?V)n?2.78?0.000894?0.0011V
5.96 C=3P=0.95 ?V的B类不确定度： V仪?0.0005V kp?1uB(?V)?Kp合成不确定度：
V仪C?1.96?0.0005?0.00033V 3u(?V)?（P=0.95）
uA(?V)2?uB(?V)2?0.00112?0.000332?0.0011V由上数据可计算S的不确定度 由公式 S??V以及已知的u(?V)?0.0011V，u(?W)?0 （P=0.95） ?W依据不确定度传递规律，得到S的合成不确定度公式
u(S)?u(?V)1??0.0011?0.23?10?4V/g (P=0.95) ?W50?4 综上，实验测得S?S?u(S)?(4.12?0.23)?10V/g (P=0.95)
b)由原始数据可作出上升和下降两条曲线，如图：
0.0500.0450.0400.0350.030 B C up downV/V0.0250.0200.0150.0100.0050.0000102030405060708090100110W/g
i)由图可得拟合后上升直线l1各参数：
l1:Y = A1 + B1X 其中origin提供的参数值
Parameter
Value
Error
A1 -2.66667E-4 6.71648E-4 B1 4.26667E-4 1.08246E-5
?4因此依据实验原理S1?B1?4.27?10 V/g
ii)又由图可得拟合后上升直线l2各参数：
l2:Y = A2 + B2X 其中origin提供的参数值
Parameter
Value
Error
A2 0.0018 4.46535E-4 B2 4.10909E-4 7.19657E-6
?4因此依据实验原理S2?B2?4.11?10 V/g
?S?S1?S24.27?4.11??4.19 V/g 22由以上结果可见，作图法与列表法求出的灵敏度S在误差允许范围内可以认为近似相等，
上升曲线和下降曲线并不一致。因为金属片在受力形变的过程中，对应物理量的变化有滞后现象。但两条曲线的斜率几乎一样。
（2）半桥电路
由原始数据可得下表: m/g 10 0.007 0.014 20 0.016 0.021 30 0.022 0.026 40 0.029 0.035 50 0.038 0.045 60 0.047 0.054 70 0.056 0.060 80 0.065 0.070 90 0.075 0.077 100 0.083 0.083 Vi/V Vi'/V Vi/V 0.0105 0.0185 0.0240 0.0320 0.0415 0.0505 0.0580 0.0675 0.0760 0.0830 ?V?(Vi?5?Vi)/V 0.0400 0.0395 0.0435 0.0440 0.0415 表一
a) 计算灵敏度及不确定度 由灵敏度计算公式：S??V 其中?V?(Vi?5?Vi) ?W?W?mi?5?mi?60?10?50g
因此，有?V?5?(Vi?15i?5?Vi)?5?mi)?50g
0.0400?0.0395?0.0435?0.0440?0.0415?0.0417V
5?W??(mi?1i?55S?
?V0.0417??0.000834?8.34?10?4V/g
50?W下面计算S的不确定度：
首先，对?V，由统计计算结果?(?V)?0.00202V
?V的A类不确定度：P=0.95 n=5 取tp=2.78
uA(?V)?tp?(?V)n?2.78?0.00202?0.0025V 5.96 C=3P=0.95 ?V的B类不确定度： V仪?0.0005V kp?1uB(?V)?Kp合成不确定度：
V仪C?1.96?0.0005?0.00033V 3u(?V)?（P=0.95）
uA(?V)2?uB(?V)2?0.00252?0.000332?0.0025V由上数据可计算S的不确定度 由公式 S??V以及已知的u(?V)?0.0025V，u(?W)?0 （P=0.95） ?W依据不确定度传递规律，得到S的合成不确定度公式
u(S)?u(?V)1??0.0025?0.51?10?4V/g (P=0.95) ?W50 综上，实验测得S?S?u(S)?(8.34?0.51)V/g (P=0.95) b)由原始数据可作出上升和下降两条曲线，如图：
0.090.080.070.060.05 B CupdownV/V0.040.030.020.010.000102030405060708090100110W/g
i)由图可得拟合后上升直线l1各参数：
l1:Y = A1 + B1X 其中origin提供的参数值
Parameter
Value
Error 0.001
A1 -0.00293
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究.
