金屬應(yīng)變片-電橋?qū)嶒炠Y料

1、實驗一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：式中為電阻絲電阻的相對變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長度相對變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部位的受力狀態(tài)變化，電橋的作用是完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。單臂電橋輸出電壓O1。三、需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)K、應(yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬用表（自

2、備）。四、實驗步驟：應(yīng)變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應(yīng)變片 圖1-1 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 1、根據(jù)圖1-1應(yīng)變式傳感器已裝于應(yīng)變傳感器模塊上。傳感器中各應(yīng)變片已接入模塊的左上方的R1、R2、R3、R4。加熱絲也接于模塊上，可用萬用表進行測量判別，R1= R2= R3= R4=350，加熱絲阻值為50左右。2、接入模塊電源±15V（從主控箱引入），檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實驗?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進行差動放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上的數(shù)顯表電壓輸入端Vi相連，調(diào)

3、節(jié)實驗?zāi)K上調(diào)零電位器Rw4，使數(shù)顯表顯示為零（數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V檔）。關(guān)閉主控箱電源。+4V -4V 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 接主控箱 電源輸出 圖1-2 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒灲泳€圖 接數(shù)顯表 Vi 地 R1 加熱 3、將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變片R1（即模塊左上方的R1）接入電橋作為一個橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋（R5、R6、R7模塊內(nèi)已連接好），接好電橋調(diào)零電位器Rw1，接上橋路電源±4V（從主控箱引入）如圖1-2所示。檢查接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)。調(diào)節(jié)Rw1，使數(shù)顯表顯示為零。4、在電子秤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和

4、讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到500g（或200g）砝碼加完。記下實驗結(jié)果填入表1-1，關(guān)閉電源。表1-1 單臂電橋輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv） 5、根據(jù)表1-1計算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）計算線性誤差：f1=F S×100%，式中為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：F S滿量程輸出平均值，此處為500g或200g。五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負（受壓）應(yīng)變片（3）正、負應(yīng)變片均可。實驗二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實驗一、實驗?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點。二、基本原理：

5、不同受力方向的兩片應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：同實驗一。四、實驗步驟：1、 傳感器安裝同實驗一。做實驗（一）2的步驟，實驗?zāi)K差動放大器調(diào)零。接主控箱電源輸出 接主控箱電源輸出 接數(shù)顯表Vi 地 圖1-3 應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒灲泳€圖 2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實驗?zāi)K左上方的應(yīng)變片，注意R2應(yīng)和R1受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作為電橋的相鄰邊。接入橋路電源±4V，調(diào)節(jié)電橋調(diào)零電位器Rw1進行橋路調(diào)零，實驗步驟3、4同實驗一中4

6、、5的步驟，將實驗數(shù)據(jù)記入表1-2，計算靈敏度S=，非線性誤差f2。若實驗時無數(shù)值顯示說明R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個應(yīng)變片。表1-2 半橋測量時，輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）五、思考題：1、半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊（2）鄰邊。2、橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性（2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。實驗三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實驗一、實驗?zāi)康模毫私馊珮驕y量電路的優(yōu)點。二、基本原理：全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，當?yīng)

7、變片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其變化值R1=R2=R3=R4時，其橋路輸出電壓Uo3=。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三、需用器件和單元：同實驗一。四、實驗步驟：1、 傳感器安裝同實驗一。2、根據(jù)圖1-4接線，實驗方法與實驗二相同。將實驗結(jié)果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。表1-3全橋輸出電壓與加負載重量值重量（g）電壓（mv）圖1-4五、思考題：1、全橋測量中，當兩組對邊（R1、R3為對邊）電阻值R相同時，即R1= R3， R2= R4，而R1R2時，是否可以組成全橋：（1）可以 （2）不可以。R1 R2 R3 R4 F F R1 R2 R3 R4 F F 圖1-5 應(yīng)變式傳感器受拉時傳感器圓周面展開圖 2、某工程技術(shù)人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應(yīng)變片，如何利用這四片電阻應(yīng)變片組成電橋，是否需要外加電阻?實驗四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較一