文档介绍：试验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。
基本原理
电阻丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应。
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,通过它反映被测部位受力状态的变化。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,其中K为应变灵敏系数,为电阻丝长度相对变化。
实验器材
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
实验步骤
根据接线示意图安装接线。
放大器输出调零。
电桥调零。
应变片单臂电桥实验。
重量(g)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mv)
4
11
16
21
26
31
36
42
47
5
测得数据如下:
实验曲线如下
分析:由图可以看出,输出电压与加载的重量成线性关系,由于一开始调零不好,致使曲线没有经过原点,往上偏离了一段距离。
根据表中数据计算系统的灵敏度(为输出电压变化量,为重量变化量)和非线性误差,式中为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差;为满量程输出平均值,此处为140g。
=30mv, =140g,
所以
=, =140g,
所以
利用虚拟仪器进行测量。
测得数据如下表所示:
重量(g)
0
20
40
60
80
100
120
140
电压(mv)

相应的曲线如下:
思考题
单臂电桥工作时,作为桥臂电阻的应变片应选用:(1)正(受拉)应变片;(2)负(受压)应变片;(3)正、负应变片均可以。
答:应变片受拉,所以选(1)正应变片。
实验三金属箔式应变片——全桥性能实验
一、实验目的
了解全桥测量电路的优点
二、基本原理
全桥测量电路中,将受力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值时,其桥路输出电压。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差都得到了改善。
三、实验器材
主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
四、实验步骤
。
。
。

数据记录如下表所示:
重量(g)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压(mv)
0
26
47
68
88
108
128
147
166
196
216
实验曲线如下所示:
分析:从图中可见,数据点基本在拟合曲线上,线性性比半桥进一步提高。
=U/W,非线性误差。
U=, W=140g;
所以 S== mv/g;
=, =140g,

测量数据如下表所示:
重量(g)
0
20
40
60
80
100
120
140
电压(mv)
-

实验曲线如下所示:
五、思考题
,当两组对边电阻值R相同时,即R1=R3,R2=R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥:(1)可以;(2)不可以。
答:(2)不可以。
,能否及如何利用四组应变片组成电桥,是否需要外加电阻。
答:能够利用它们组成电桥。对于左边一副图,可以任意选取两个电阻接入电桥的对边,则
输出为两倍的横向应变,如果已知泊松比则可知纵向应变。对于右边的一幅图,可以选取R3、R4接入电桥对边,则输出为两倍的纵向应变。两种情况下都需要接入与应变片阻值相等的电阻组成电桥。
、半桥、全桥性能比较
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,根据实验结果和理论分析,阐述原因,得出相应的结论。
答:根据实验结果可知: 灵敏度: 全桥>半桥>单臂
非线性度:单臂>单桥>全桥
理论上: 灵敏度: 单臂,半桥,全桥。
非线性度:单臂,半桥,全桥。
因为全桥能使相邻两臂的传感器有相同的温度特性,达到消除温度误差的效果。同时还能消除非线性误差。
结论:利用差动技术,能有效地提高灵敏度、降低非线性误差、有效地补偿温度误差