实验一 应变片单臂、半桥、全桥实验.docx

实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验一、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。 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。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，描述电阻应变效应的关系式为： R/R=Ke式中 R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，£ = L/L为电阻丝长 度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件， 通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化， 电桥的输出电压反应了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U0i=EK£ /4。当 两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=EK/£ 2。全桥测量电路 中其桥路输出电压Uo3=KE£。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差 和温度误差均得到改善。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数 显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤：1、根据图（1-1）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 已接入模板的左上方的、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Q，加热丝阻值为500左右。图1-1应变式传感安装示意图2、接入模板电源± 15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放 大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端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）。关闭主控箱电源。图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图4、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应3、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 一个桥臂与r5、r6、r7接成百流电桥（r5、r6、r7模块内已连接好），接好电桥 调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V（从主控箱引入）如图1-2所示。检查接线无 误后，合上主控箱电源开关。调节R，使数显表显示为零。接主控期电源做用的数显表值，直到500g（或200g）砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。重量（g）电压（mv）5、根据图1-3接线。RR2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1 受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片 作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调 零。重复步骤4。w6、根据图1-4接线。RR2为实验模板左上方应变片，注意R2应和R1受 力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作 为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零。 重复步骤4。w7、根据表1-1计算单臂系统灵敏度S, S=N拓 W（A u输出电压变化量； W重量变化量）计算线性误差：6 § m/yF>sX100%式中 m为输出值（多次 测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF.S满量程输出平均值，此处为500g 或200g。计算半桥、全桥系统灵敏度、非线性误差。一RJ08 0 -R2QS-0 RIQ -Hffl o图1-3应变片传感器半桥实验接线图表1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）五、思考题：1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压） 应变片（3）正、负应变片均可以。2、半桥侧量时两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。3、桥路（差动电桥）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（2）应变片应变效应是非线性的（3 ）调零值不是真正为零。4、全桥测量中，当两组对边（RR3为对边）电阻值R相同时，即R1= R3, R2=R4，而R1UR2时，是否可以组成全桥：(1)可以(2)不可以。5、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何 利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。