非平衡電橋熱學實際應用以及力學實際應用

1、非平衡電橋熱學實際應用以非平衡電橋熱學實際應用以及力學實際應用及力學實際應用 研究背景 我們在學習了非平衡電橋之后認識到非平衡電橋的重要作用，特別是由測量電阻而引發(fā)的一系列實驗，如：利用非平衡電橋組裝鉑電阻溫度計，利用非平衡電橋測量電阻應變片電阻的變化來測量壓力等；我們就想到能否設(shè)計一個裝置，配合不同的傳感器和放大電路，完成被測物理參數(shù)的測量，如溫度，質(zhì)量等?；舅悸啡鐖D所示： 實驗原理及方案 基本原理：非平衡電橋原理如圖所示，A、B兩端之間的電壓為：ERRRRRRUttAB3132 a、用鉑電阻測溫度 導體的電阻隨溫度的變化而變化，設(shè)0時的鉑電阻為R0，溫度為t時，電阻值近似有如下公式： 其

2、中 為電阻溫度系數(shù) 【說明】鉑電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠, 所以在溫度傳感器中得到了廣泛應用。按IEC標準, 鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200-850。對于Pt100而言，R0=100。)1 (0tRRt具體步驟，如圖所示： 0下電橋平衡調(diào) ，即把鉑電阻置于盛冰水合物的保溫瓶內(nèi)，調(diào)節(jié)非平衡電橋的電位器使電橋平衡。 將電路接到放大器電路中，調(diào)節(jié)OP07放大器的零點使顯示讀數(shù)為0.0。 將傳感器從保溫瓶中取出來后，再置于室溫下的水中，調(diào)節(jié)OP07的放大倍數(shù)，使顯示讀數(shù)與溫度計的示數(shù)相等。 【注】：所用溫度計的規(guī)格是50，0.1分度的。 b、用電阻應變片測質(zhì)量 被測物理量力、力矩或壓力作

3、用于彈性元件上使其發(fā)生變形，產(chǎn)生應變或位移，然后傳遞給與之連接的應變片，引起應變片的電阻值變化，通過測量電路變成電量輸出。電量大小反映被測量的大小。 如圖所示，兩個應變片粘貼在彈性體上，若使彈性體的m端受力彎曲產(chǎn)生位移x，則 對于應變片a的拉伸有 對于應變片b的壓縮有 當結(jié)構(gòu)確定后，式中的為常量。 )1 (0 xRRa01bRRx 當彈性體端m從o點下移（受 力彎曲）到x位置時，代入公式 整理可得2ABEUxERRRRRRUttAB3132具體步驟： 調(diào)零。當不在彈性體上放砝碼時，即m=0時調(diào)節(jié)非平衡電橋的電位器使UAB=0；然后調(diào)節(jié)運算放大器使數(shù)字顯示為0。 校準。用10g的砝碼放在彈性體上

4、，調(diào)節(jié)OP07的放大倍數(shù)，使數(shù)顯為10.0。 檢查。用50g的砝碼放在彈性體上，進行檢查，觀察讀數(shù)是否為50.0g；若否，再進行調(diào)節(jié)OP07。 誤差分析及補償 主要有下述兩個方面： 1)電阻溫度系數(shù)的影響 敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關(guān)系可用下式表示： 式中: Rt溫度為t時的電阻值； R0溫度為t0時的電阻值； 0溫度為t0時金屬絲的電阻溫度系數(shù)； t溫度變化值，t=t-t0。Rt=R0(1+0t) 當溫度變化t時，電阻絲電阻的變化值為： R=Rt-R0= R00t2) 試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響 當試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)相同時：環(huán)境溫度變化不會產(chǎn)生附加變形。 當試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時：環(huán)境溫度變化，電阻絲會產(chǎn)生附加變形，從而產(chǎn)生附加電阻變化。實驗精度分析 測量溫度時可以精確到0.1攝氏度，測量質(zhì)量時可以精確到0.1克。應用前景展望 可以配合不同的傳感器和放大電路完成被測