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厦门大学嘉庚学院传感器

实验报告

实验项目：实验一、二、三 金属箔式应变片

——单臂、半桥、全桥

实验台号：

专 业： 物联网工程 年 级： 2014级 班 级： 1班 学生学号： ITT4004 学生姓名： 黄曾斌

实验时间： 2016 年 5 月 20 日

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实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一．实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二．基本原理

金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。

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：

??L/L为电阻丝长度

式中?R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，?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。

输出电压：

UO?R1R4?R2R3E?R1?R2??R3?R4?1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出

UO1

?EK?/4。

O2

2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出U?EK?/2。

3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出

U

O3

?EK?。

三．需用器件与单元

CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。

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四．实验步骤

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

应变片 托盘

引出线 固定垫圈 弹性体 限程螺丝 模块

固定螺丝 加热丝 应变片 图1-1 应变式传感器安装示意图

的左上方的BF1、BF2、BF3、BF4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，RBF1= RBF2= RBF3= RBF4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

2．差放调零 3．电桥调零

4．在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。

表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值 重量（g） 电压（mv） 回程测量电压（mv） 0 0 20 1.5 40 3.0 60 4.5 80 6.0 100 7.5 120 9.0 140 10.8 160 12.5 180 14 200 15.5 5．根据表1-1计算系统灵敏度S，S=?u/?W（?u输出电压变化量；?W重量变化量）计算线性误差：?f1=?m/yF ?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，此处为200g测量出的电压。

由所得数据绘出单臂电桥的传感器特性曲线如下 (mv)

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