应变片电桥性能实验

应变片电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥电桥工作原理和性能。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：KRR/式中RR/为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ll/为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压UO14/EK。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验内容及步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。2、实验模块差动放大器调零。接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。应变片引出线固定垫圈固定螺丝限程螺丝模块弹性体托盘加热丝应变片图1-1应变式传感器安装示意图实验一单臂电桥实验将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7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）如图1-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。实验二半桥实验R1、R2为实验模块左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零实验三全桥实验接线如上图所示，R4、R3、R2R1为实验模块左上方的应变片，注意应变片的受力状态，即将传感中两片受力状态相反的电阻应变片作为电桥的相邻边，接入桥路电源4V，调节电桥调零电位器RW1进行桥路调零。五、实验数据记录与处理：（3选1）在电子秤上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到500g（或200g）砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。表1-1全桥电桥输出电压与加负载重量值根据表1-1计算系统灵敏度S，S=Wu/（u输出电压变化量；W重量变化量）计算线性误差：f1=ym/F•S×100%，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF•S满量程输出平均值，此处因为量程超出，仅用140g。计算得：S=1.06mv/gf1=0.33%。重量（g）20406080100120140电压（mv）21.942.964.085.0106.1127.5148.6五、思考题：1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。答：正负皆可，因为应变片的受力都会直接导致电阻的变化，从而检测到相应的电压变化。2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。答：邻边。3、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。答：电桥原理上存在非线性。