实验1 应变电桥实验.docx
金属箔式应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，应变效应的关系式 为: R/R=K£ ,式中 R/R为电阻丝的电阻相对变化值、K为应变灵敏系数,£ 二 L/L为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态， 通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，Voi=EK£ /4O（E为供桥电压）。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块（应变式传感器已安装在上面）、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源、土 4V电源、如需要请自便万用表。四、实验步骤：1、根据，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、 R4标志端，“E3，、“巳王I ”分别表示应变片的受力方向，应变片阻值R1=R2=R3=R4=350Q ；加热丝也 接于模块上，加热丝阻值约为50Q左右，可用万用表进行测量判别。托盘图（1-1）2、实验模块仪表放大器调零：方法为:接入模块电源±15V和“上“（从主控箱引入），检查无误后， 合上主控箱电源开关，将实验模块仪表放大器增益调节电位器Rw3顺时针调节最大位置，将仪表放大器 的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器 RW4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档），完毕关闭主控箱电源。3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7在模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rwl,仪表放大器增益电位器Rw3适中，接上桥路电源土4V（从主控箱引入），数字电压表置20V档，检查接线无 误后，合上主控箱电源开关，先粗调Rwl,再细调Rw4使数显表显示为零，并将数字电压表转换到2V档 再调零，如数字显示不稳，可适当减小放大器增益。图（1-2）4、在传感器托盘上放置10只砝码（20g/只），调整放大器增益Rw3，使数字表显示0.050V（50mV），取 下10只砝码，调整RW4使数显表显示为零，再次放上10只砝码调整放大器增益Rw3，使数字表显示 0.050V（50mV）,如此反复，直到数字表显示0.000 （无砝码）、0.050V （10只砝码，此时输出电压（V）与重量 （W）的关系理论上满足V=KW线性方程（K=V/W=50mV/200g=0.25）。5、取下所有砝码，逐一将砝码放入托盘，并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。（V=KW）的最大电压偏差量：Vf.s为满量程时输出电压值。五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片？（2）负（受压）应变片？（3）正、负应变片均可以？。金属箔式应变片半桥性能实验一、实验目的:比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、基本原理:不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边时，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。如两片应 变片阻值和应变量相同，其桥路输出电压V02=EK/ 8 2，比单臂电桥灵敏度提高一倍。三、需用器件与单元:同实验一。四、实验步骤:1、保持实验（一）的各旋钮位置不变,2、根据图（1-3）接线，R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2和R1受力状态相反，即桥路的 邻边必须是传感器中两片受力方向相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片。接入桥路电源±4V，先粗调Rw1，再细调Rw4，使数显表指示为零。注意保持增益不变。图（1-3）3、将砝码逐一放入托盘，并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-2）。表1-2：半桥测量时，输出电压与负载重量的关系：重量（g）2O406080100120140160180200电压（mV）4、根据表1-2、参考实验一计算灵敏度S=A V/A W和非线性误差0。*5、若实验时数值变化很小或不变化，说明R2与R1为受力状态相同的两片应变片，应更换其中一片 应变片。五、思考题：1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：（1）对边？（2）邻边的位置？2、桥路测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性误差？（2）应变片应变效应是非 线性的？（3）零点偏移？金属箔式应变片全桥性能实验一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。二、基本原理：全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，应变片初始阻值是 R1= R2= R3=R4，当其变化值A R1=A R2=A R3=A R4时，桥路输出电压V03=KEs，比半桥灵敏度又提高了一 倍，非线性误差进一步得到改善。三、需用器件和单元：同实验一。四、实验步骤：1、保持实验（二）的各旋钮位置不变。2、根据图（1-4）接线，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错，调节零位旋钮 Rw1，并细调Rw4使电压表指示为零，保持增益不变。（图 1-4）3、逐一将砝码放入托盘，并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-3）全桥测量中，当两组对边（R1、R3）电阻值相同时，即R1= R3, R2= R4，而R1NR2时，是否可以组成全桥：（1）可以，（2）不可以。
