金属箔式应变片电桥性能实验.doc

实验一实验一 金属箔式应变片电桥性能实验金属箔式应变片电桥性能实验一、实验目的一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应； 单臂电桥、半桥、全桥的工作原理和性能 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性误差二、基本原理二、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： ΔR/R=Kε 式中 ΔR/R 为电阻丝的电阻相对变化值，K 为应变灵敏系数，ε=Δl/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，U01=EKε/4 对半桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/2 对全桥而言，电桥输出电压，U01=EKε三、需用器件与单元：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（每只约 20g） 、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表(自备)四、实验步骤：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 接入模板左上方的 R1、R2、R3、R4 标志端。

加热丝也接于模板上，可用万用 表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为 50Ω 左右2、实验模板差动放大器调零，方法为:①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，将实验模板增益调节电位器 Rw3 顺时针调 节到大致中间位置，②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 Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调 RW4 使数显表显示为零4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应 的数显表数值，记下实验结果填入表 1-1 表 1-1：单臂测量时，输出电压与负载重量的关系：5、根据表（1-1）计算系统灵敏度 S：S=ΔV/ΔW(ΔV 为输出电压平均变化量；ΔW 重量变化量)，计算非线性误差：δf1=Δm/yF·S×100%，式中 Δm 为输出电压值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大电压偏差量：yF·S 为满量程 时电压输出平均值。

6、保持各旋钮位置不变根据图 1-3 接线，R1、R2 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 RW3 不变7、同步骤 4、5，将实验数据记入表 1-2，计算灵敏度 S=ΔV/ΔW，非线性误 差 δf2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表 1-2，半桥测量时，输出电压与负载重量的关系8、保持各旋钮位置不变根据图 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， 注意保持增益 RW3 不变逐一加上砝码将实验结果填入表 1-3；进行灵敏度 和非线性误差计算表 1-3，全桥测量时,输出电压与负载重量的关系五、习题： 1、根据表 1-1,1-2,1-3 的实验测量结果，比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度 和非线性误差，得出相应的结论2、单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：( ) A.正(受拉)应变片 B. 负(受压)应变片 C.正、负应变片均可以。

3、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：( ) A.对边的位置 B.邻边的位置4、桥路测量时存在非线性误差，是因为：( ) A.电桥测量原理上存在非线性误差 B.应变片应变效应是非线性的 C.零点偏移。