实验一箔式应变片性能

实验一 箔式应变片性能――应变电桥

一、实验目的：

(1)观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 (2)测试应变梁变形的应变输出。 (3)比较各桥路间的输出关系。 二、实验原理：

本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。

应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。

金属箔式应变片粘贴在悬臂梁靠近根部A处，旋动测微头便可推动悬臂梁，使悬臂梁自由端受力后产生相应的位移。此位移即为自由端的静挠度X，所以A处应变片产生的应变εA与位移的关系可用函数y=f（εA）表示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电路平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为∆R1R1、∆R2R2、∆R3R3、∆R4R4，当使用一个应变片时，

∆R2∆R

；当二个应变片组成差动状态工作，则有∑R=；用四个应变片RR

4∆R

组成二个差动工作，且R1=R2=R3=R4=R，∑R=。

R

由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。

∑R=

三、实验所需部件：

直流稳压电源(±4V档)、电桥、差动放大器、双平行梁、箔式应变片、测微头、F/V表。 四、实验步骤：

(1) 将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V的输入插口V1相连：开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮，使F/V表显示为零，关闭主、副电源，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。

（2）按图（1）接线。将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R1、R2、R3为电桥中的固定电阻，Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档，调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使

F/V表显示为零。

（3）测微头装于悬梁臂前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态，设此时位移x=0.

（4）确认接线无误后开启仪器电源，调整电桥调平电位器W9，使测试系统输出为零。

（5）旋转测微头，带动悬臂梁分别做向上、向下的运动。向上、向下移动各3.5mm，测微头每移动0.5mm记录一个输出电压值，并列表。

根据表中所测数据计算灵敏度S，S=△V/△X，并在坐标图上做出V-X关系曲线。 六、注意事项：

（1）实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。

（2）做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。

（3）由于悬臂梁弹性恢复的滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置时电压值并不回到起始点，此时可将测微仪反向旋一下再回到初始位置，以保证电压值回到起始点。

（4）实验操作中实验者在旋动测微仪后应将手离开，否则虽不改变刻度也会造成输出变化。进行上述实验时激励电压，差动放大器增益、测微头起始点位置等实验条件必须一致，否则就无可比性。 七、思考题

（1）为什么需要将放大器增益放到最大后再进行调零？ （2）应变片的安装位置如何？ （3）增益放在什么位置好？

（4）你怎样确定零点、量程和测量范围？

实验二 箔式应变片三种桥路性能比较

一、 二、

实验目的： 实验原理：

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。 说明实际的应变片电桥的性能和原理。

已知单臂、半桥和全桥电路的ΣR分别为△R/R、2△R/R、4△R/R。根据戴

维南定理可以得出测试电桥的电压近似等于1/4·E·ΣR，电桥灵敏度Ku=v/△R/R，于是对应于单臂、半桥、和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。 三、 表。 四、 五、

旋钮初始位置：直流稳压电源打到±4V档，F/V表打到2V档，差动放大步骤 器增益打到最大

1．在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器位置，关闭电源。依次将电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。

2.保持放大器增益不变，依次将电桥固定电阻将R3固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。注意半桥、全桥各个应变片的受力方向。调节测微头，使梁到水平位置，调节电桥W1使F/V表显示为零，重复3-4步骤过程同样测得读书，填入下表，计算灵敏度。

3.在同一坐标上描出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并作出定型的结论。 六、注意事项：

1.在更换应变片时应将电源关闭。

2.应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。 3.直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。

4.由于进行位移测量时测微头要从零到正的最大值，又回到零，再到负的最大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正△X的灵敏度与负△X的灵敏度分开计算。再求平均值，以后实验中凡需过零的实验均可采用此种方式。 七、实验总结：

1．根据所测数据在同一坐标上描出V-X曲线

2．根据所测数据计算三种桥路的灵敏度K，并作出定性的结论 3.造成迟滞误差的原因是什么？ 4.如何消除迟滞误差？

实验所需部件：

直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压