金属箔式应变片与电桥测量电路.doc

实验一 金属箔式应变片与电桥测量电路本实验包含两个部分：（1） 单臂电桥说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况，（2） 单臂、半桥、全桥特性比较实验1.1 单臂电桥一、 实验原理：本实验说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况   应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在被测件表面上当被测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出电桥电路是非电量电测最常用的一种方法当电桥平衡时，即 R1=R2 、 R3=R4 ，电桥输出为零在桥臂 R1 、 R2 、 R3 、 R4 中，电阻的相对变化分别为△ R1/R1 、△ R/R 、△ R2 ／ R2 、△ R/3R3 、△ R4/R4 桥路的输出与当使用一个应变片时，当使用二片应变片时，如二片应变片工作，差动状态则有用四片应变片组成二个差动对工作，R1=R1=R3＝R4=R ，于是，所以，由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大二、 实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头，电压表（毫伏表） 三、 实验步骤1. 按图 1 所示将全部部件连接其中差动放大器和毫伏表使用前都要调零，（电压表可不必调零）。

毫伏表放在500mV 一挡比较合适，图1 电桥电路连接2. 将差动放大器调零方法是用导线正负输入端连接起来，然后将输出端接到毫伏表的输人端，调整差动胶大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零按钮，使毫伏表指示到零，调好后旋钮就不可再动 3. 确认接线无误时开启电源4. 在测微头离开悬臂梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器，系统愉出为零5. 装上侧微头，调整到系统输出为零，此时测微头读数为梁处于水平位置（ 自由状态），然后向上旋动测微头，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，继续往下悬臂梁，一直到水平下 7 一 8mm为止，并记下对应位置的电压表的值根据表中玩得数据计算灵敏度，并做出 v —x关系曲线图2. V-X关系曲线四、 注意事项：差动放大器调零后电位器不应再动，系统调零只能用电桥调整平衡电位器应变片可先用箱式片中除补偿片外的任何一片为了尽量减轻干扰和漂移，差放的增益不要放到最大 考虑问题：本实验对直流稳压源和差放电路有何要求？ 五、 简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告实验1.2 单臂、半桥、全桥特性比较一、 实验目的 验证单臂单桥、半桥、全桥的性能。

二、 所需单元及部件 直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、双平行梁测微头三、 实验原理 单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时， 有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂（用应变片）阻值都随被测物理量而变化 电桥的灵敏度：电桥的输出电压（或输出电流）与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之间的比值，称为电桥的灵敏度 如图3是直流电桥，它的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成，U0是供桥电压，输出电压为: 图3 直流电桥 当R1×R3=R2×R4则输出电压U为零，电桥处于平衡状态 如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化当臂工作时，电桥只有R4桥臂为应变片，电阻变为R＋△R，其余各臂仍为固定阻值R,代入上式有: 组桥时，R1和R3，R2和R4受力方向一致 四、 实验步骤1. 有关旋钮的初始位置，直流稳压电源打到±4V，F/V表打到2V档，差动放大器增益旋到最大处 2.按前述方法观察梁上应变片，将差动放大器调零 3.按图4接线，首先图中R4为工作应变片（R4工作状态如图），图4 接线图R1、 R2、R3为精密电阻，r及RD为调平衡网络4.装好并调整好测微头使双平衡梁处于水平位置（目测，但要使测微头足够向下移动10mm位置），将直流稳压电源打到±4V档 。

选择适当的放大增益，然后调电桥平衡电位器，使电压表指示为零（需预热几分钟表头才能稳定来）5.向下旋转测微头使梁向下移动,每隔1mm记下相应位移位置数和电压表读数填入下表6.保持放大器增益不变,将R3换为与R4工作状态相反的另一应变片(也就是若选R4为" "标志应变片,则选R3为" "标志应变片),形成板桥,调好零点,同样测出读数,填入表中(格式同上). 7.保持差动放大器增益不变,R1、R2变为另两片工作应变片(工作状态也同样相反),接成一个直流电桥,调好零点同样测出数据填入表(格式同上)五、 注意事项 1.在更换应变片时应将电源关闭　 2.在实验过程中发现F/V表超量程－1或1显示，关机将量程扩大 　 3.在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作 4.直流稳压电源不能打得过大，以免损坏应变片或造成严重的自热效应 六、 思考题 1. 为什么R3和R4的工作状态要相反?若相同,其输出电压将会是多少? 　 2.比较单臂、半臂、全臂的灵敏度、稳定性并说明原因 　 3.电桥的灵敏度与什么因素有关？如何用电桥特性来提高灵敏度和消除不利因素的影响？ 4.测量时，电桥不平衡会对测量产生什么影响，为什么每次测量前要重新检查平衡？七、 简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告。