生物医学传感器实验目录实验一金属箔式应变片——半桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，半桥工作原理和性能。三、基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路将机械变化转换为相应的电压或电流的变化。将两个应变片接入电桥的相邻臂中，若使一个应变片受拉，另一个受压，称为半桥差动电路,如图1所示。四、实验步骤：1.应变式传感器安装应变片的安装位置如图2，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4（如图3示）。2.进行差动放大器调零图4差动放大器调零R2应和R1受力状态相反，即将两片受力相反的电阻应变片作为电桥的相邻边。4.实验记录在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入下表。五、注意事项1.不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。2.电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。七、实验报告要求1.记录实验数据，并绘制出半桥时传感器的特性曲线。生物医学传感器课题组高凤梅Email:mei_zz@163.com三、基本原理金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化。电桥平衡时，ＵＯ＝０，则电桥平衡条件为：R1R4=R2R3当R∞，应变片阻值和应变量相同时，电压输出为：半桥时：全桥时：四、实验步骤：1.安装应变片应变片的安装位置如图1所示，应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4（如图2示）。2.进行差动放大器调零图4差动放大器调零接线图3.按右图接线⑴应变片接入桥路。注意将两受力相反的电阻应变片作为电桥的相邻边。⑵接入桥路电源±5V，⑶调节电桥调零电位器Rw1，进行桥路调零。4.放砝码在砝码盘上放置一只砝码，读取数显表数值，以后每次增加一个砝码并读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入下表。五、注意事项1.不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。2.电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。六、思考题全桥测量时四片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。七、实验报告要求：1.记录实验数据，并绘制出全桥时传感器的特性曲线。实验三电容式传感器的位移特性实验一、实验目的了解电容式传感器结构及其特点。用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容C为：三种基本类型：变面积型(A)型变极距(变间隙)(d)型变介电常数(ε)型医学仪器中，为了记录生物医用信息，变面积型电容传感器作为位置反馈元件，使记录仪器的精度、线性度等性能得到改善。电容传感器的电容值非常微小，必须借助于测量电路，将其转换成电压、电流、频率信号等电量来表示电容值的大小。四、实验步骤1.安装传感器五、注意事项1.传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。2.做实验时，不要接触传感器，否则将会使线性变差。七、实验报告要求1.记录实验数据，并绘制出电容式传感器特性曲线，并用最小二乘法做拟和曲线。实验四差动变压器的性能测定电感式传感器的基本原理是电磁感应。在电感式传感器中，互感式传感器是把被测量的变化转换为变压器的互感变化。变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则互感应出电势。由于变压器的次级线圈常接成差动形式，故又称为差动变压器式传感器。当铁芯位于线圈中心位置时当铁芯向上移动时当铁芯向下移动时图2差动变压器输出特性本差动变压器式电感传感器，原理如图3所示，差动输出使灵敏度提高，线性度也改善。四、实验步骤1.安装传感器2.连线(2)假定其中一个方向为正位移，从最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压VPP值，并记录填入下表。五、注意事项1.在做实验前，应先用示波器监测差动变压器激励信号的幅度，使之为Vpp值为2V，不能太大，否则差动变压器发热严重，影响其性能，甚至烧毁线圈。2.模块上L2、L3线圈旁边的“*”表示两线圈的同名端。七、实验报告要求：1.记录实验数据，并绘制出差动变压器传感器左移和右移的特性曲线。实验五霍尔传感器的位移特性一