文档介绍：金属箔式应变片性能单臂电桥实验报告上海电力学院检测技术实验金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥性能实验一、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。比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。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: 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元件,通过它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,电桥的输出电压反应了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。当两片应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U02=EK/ε2。全桥测量电路中其桥路输出电压U03=KEε。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均得到改善。三、需用器件与单元应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。四、实验步骤 1、根据图(1-1)应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上,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。图1-1应变式传感安装示意图 2、接入模板电源±15V(从主控箱引入),检查无误后,合上主控箱电源开关,将实验模板调节增益电位器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数显表电压输入端Vi相连,调节实验模板上调零电位器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。 3、将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的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。图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图 4、在电子称上放置一只砝码,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。 5、根据图1-3接线。R1、R2为实验模板左上方的应变片,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。重复步骤4。 6、根据图1-4接线。R1、R2为实验模板左上方应变片,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。重复步骤4。 7、根据表1-1计算单臂系统灵敏度S,S=Δu/ΔW(Δu输出电压变化量;ΔW重量变化量)计算线性误差:δf1=Δm/yF·S×100%式中Δm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500g或200g。计算半桥、全桥系统灵敏度、非线性误差。图1-3应变片传感器半桥实验接线图表1-2半桥测量时,输出电压与加负载重量值五、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、负应变片均可以。 2、半桥侧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。 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。 4、全桥测量中,当两组对边(R1、R3为对边)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。 5、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻。图1-4应变片传感器受拉时传感器圆盘面展开图答:将这两组应变片按照两个不同方向贴在棒材上,利用两组不同的测量值即可组成一个全路电桥,不需要外加电阻。六、实验结果分析与处理 1、记录数显表数值于数据记录纸上。 2、由所得数据,绘出半桥的传感器特性曲线如下: 实验报告姓名:学号:班级: 实验项目名称:实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥,半桥实验目的:了解金属箔式应变片,单臂单桥的工作原理和工作情况;:验证单臂、半桥性能及相互之间关系。实验原理: 单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时,有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂阻值都随被测物理量而变化。电桥的灵敏