金屬應(yīng)變片-電橋?qū)嶒?yàn)資料

1、實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?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(jī)械變形時(shí)，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(duì)變化，為應(yīng)變靈敏系數(shù)，為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)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(shí)驗(yàn)?zāi)K、應(yīng)變式傳感器、砝碼、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬(wàn)用表（自

2、備）。四、實(shí)驗(yàn)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(pán) 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(wàn)用表進(jìn)行測(cè)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(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)K調(diào)節(jié)增益電位器Rw3順時(shí)針調(diào)節(jié)大致到中間位置，再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為將差放的正、負(fù)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(shí)驗(yàn)?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(kāi)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?yàn)接線圖 接數(shù)顯表 Vi 地 R1 加熱 3、將應(yīng)變式傳感器的其中一個(gè)應(yīng)變片R1（即模塊左上方的R1）接入電橋作為一個(gè)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(wú)誤后，合上主控箱電源開(kāi)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(shí)驗(yàn)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(fù)載重量值重量（g）電壓（mv） 5、根據(jù)表1-1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度S，S=（輸出電壓變化量；重量變化量）計(jì)算線性誤差：f1=F S×100%，式中為輸出值（多次測(cè)量時(shí)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：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可。實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點(diǎn)。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(dāng)兩片應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓Uo2=。三、需要器件與單元：同實(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。做實(shí)驗(yàn)（一）2的步驟，實(shí)驗(yàn)?zāi)K差動(dòng)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?yàn)接線圖 2、根據(jù)圖1-3接線。R1、R2為實(shí)驗(yàn)?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(jìn)行橋路調(diào)零，實(shí)驗(yàn)步驟3、4同實(shí)驗(yàn)一中4

6、、5的步驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表1-2，計(jì)算靈敏度S=，非線性誤差f2。若實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)數(shù)值顯示說(shuō)明R2與R1為相同受力狀態(tài)應(yīng)變片，應(yīng)更換另一個(gè)應(yīng)變片。表1-2 半橋測(cè)量時(shí)，輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）五、思考題：1、半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)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(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮驕y(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、基本原理：全橋測(cè)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，?dāng)應(yīng)

7、變片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其變化值R1=R2=R3=R4時(shí)，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(shí)驗(yàn)一。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 傳感器安裝同實(shí)驗(yàn)一。2、根據(jù)圖1-4接線，實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)二相同。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1-3；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。表1-3全橋輸出電壓與加負(fù)載重量值重量（g）電壓（mv）圖1-4五、思考題：1、全橋測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（R1、R3為對(duì)邊）電阻值R相同時(shí)，即R1= R3， R2= R4，而R1R2時(shí)，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(shí)傳感器圓周面展開(kāi)圖 2、某工程技術(shù)人員在進(jìn)行材料拉力測(cè)試時(shí)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(shí)驗(yàn)四 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較一