内容发布更新时间 : 2024/12/25 22:27:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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南昌大学物理实验报告

课程名称： 普通物理实验（3）

实验名称： 金属箔式应变片传感器性能研究

学院： 专业班级：

学生姓名： 学号：

实验地点： 座位号：

实验时间：

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一、 实验目的：

1.了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。 2.比较全桥、、半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。

3.了解全桥测量电路的优点及其在工程测试中的实际应用。

二、 实验仪器：

应变传感器实验模块、托盘、砝码、、数显电压表、±15V和±4V电源

三、 实验原理：

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为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化。

1、单臂电桥实验如图1-1所示，R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥。

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其输出电压

Uo?n??R1?E R1?1?n?2E为电桥电源电压，R为固定电阻值，上式表明单臂电桥输出为非线性，存在着非线性误差

2、半桥差动电路如图1-2，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边。

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图1-2

电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为

E为电桥电源电压，上式表明，差动半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。

3、全桥测量电路如图1-3，受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：

Uo??R1E R1E为电桥电源电压，上式表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍。

四、 实验内容：

1、单桥性能测试

（1）变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、

R2、R3、R4上，可用多用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω.

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（2）从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端U02接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V，Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。

（3）将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5,R6,R7构成一个单臂直流电桥，见图31-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V，电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1，使电压表显示为零（不为零亦可）。

（4）在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码并读取相应的数显表值，表格自拟。

2、半桥性能测试

差动放大器调零后，按图31-3接线。调节Rw1，使电压表显示为零。在

应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示10mV左右，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，表格自拟。

3、全桥性能测试

差动放大器调零后，按图31-4接线，在应变传感器托盘上放置一只砝码，

调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示0.020V左右，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，直到200g砝码加完。

五、 实验数据及数据分析处理： 表一：单桥性能测试

拟合 Δ 0.35 0.17 0.29 0.32 0.66 0.64 0.82 0.39 0.63 0.75 20 2.0 40 6.1 60 10.5 80 14.8 100 18.1 120 22.4 140 26.5 160 31.2 180 36.5 200 40.9 1.65 5.93 10.21 14.48 18.76 23.04 27.32 31.59 35.87 40.15 专业.资料.整理