内容发布更新时间 : 2024/5/5 2:42:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

金属箔式应变片——单臂电桥、半桥、全桥性能实验 实验项目名称 实验地点 综合实验楼C611/C612 实验时间 成绩 第6周周六5、6节 实验指导教师 雷璐宁 一、实验目的 1、了解金属箔式应变片的应变效应； 2、掌握单臂电桥、半桥、全桥的工作原理，比较其性能。 二、实验原理（或设计方案） 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 式中为电阻丝电阻相对变化； k为应变系数； 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。如图1-1所示，将四个金属箔应变片(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。 通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。如图1-2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 E为电桥电源电压； 式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 不同受力方向的两只应变片（R1、R2）接入电桥作为邻边，如图1-3。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、应变系数也相同时，半桥的输出电压为 式中为电阻丝电阻相对变化； k 为应变系数； 为电阻丝长度相对变化； E为电桥电源电压。 式1-3表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 全桥测量电路中，将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，如图1-4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出 式中E为电桥电源电压。 为电阻丝电阻相对变化； 式1-4表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。 三、实验仪器设备、材料 双杆式悬臂梁应变传感器、电压温度频率表、直流稳压电源（±4V）、差动放大器、电压放大器、万用表（自备） 四、实验步骤（或设计过程） 1．悬臂梁上的各应变片已分别接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2．按图1-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U），开启直流电源开关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使电压温度频率表显示为零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动） 3．调节千分尺（顺时针向下、逆时针向上），使悬臂梁处于平直状态。 4．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输出接电压温度频率表。预热两分钟。(直流稳压电源的GND1要与放大器共地) 5．调节Rw1使电压温度频率表显示为零（选择U）。 6．移动千分尺向下移0.5mm，读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm读取相应的数显表值，直到向下移动5mm，记录实验数据填入表1-1。 7．将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，按图1-3接好所有连线，将受力相反的两只应变片R1、R2接入电桥的邻边。 8．再次调节Rw1使电压温度频率表显示为零。