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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..
实验内容: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;电桥的输出电压反映了相应的受力状态..对单臂电桥输出电压Uo1=EKε/4..
需用器件与单元:主机箱±4V、±15V、电压表、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4位数显万用表自备..
图1应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图
实验步骤:
应变传感器实验模板说明:
实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片;没有文字标记的5个电阻符号下面是空的;其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设;图中的粗黑曲线表示连接线..
1、根据图1〔应变式传感器电子秤传感器已装于应变传感器模板上..传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上..传感器左下角应变片为R1;右下角为R2;右上角为R3;左上角为R4..当传感器托盘支点受压时;R1、R3阻值增加;R2、R4阻值减小;可用四位半数显万用进行测量判别..常态时应变片阻值为350Ω;加热丝电阻值为50Ω左右..〕安装接线..
2、放大器输出调零:将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开;再用导线将两输入端短接Vi=0;调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置先逆时针旋到底;再顺时针旋转2圈;将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档;合上主机箱电源开关;调节实验模板放大器的调零电位器RW4;使电压表显示为零..
3、应变片单臂电桥实验:拆去放大器输入端口的短接线;将暂时脱开的引线复原见图1接线图..调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1;使主机箱电压表显示为零;在应变传感器的托盘上放置一只砝码;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200g或500g砝码加完..记下实验结果填入表1画出实验曲线..
实验结果:
表1
重量g
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
电压mv
4
8
14
19
23
28
32
38
42
47
特性曲线
4、根据表1计算系统灵敏度S=ΔU/ΔWΔU输出电压变化量;ΔW重量变化量和非线性误差δ;
解:S=200/47==Δm/yFS×100%=2/200x100%=1%
δ=Δm/yFS×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:yFS满量程输出平均值;此处为200g或500g..实验完毕;关闭电源