实验一 金属箔式应变片实验.doc

实验一金属箔式应变片实验一、实验目的:1、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。2、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。3、了解全桥测量电路的优点二、实验内容:1、金属箔式应变片单臂电桥性能实验2、金属箔式应变片差动半桥性能实验3、金属箔式应变片全桥性能实验三、实验仪器:应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源。四、实验原理: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组件,四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧,弹性体受到压力发生形变,应变片随弹性体形变被拉伸,或被压缩。通过这些应变片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,1、单臂电桥实验如图1-1所示,R5、R6、R7为固定电阻,与应变片一起构成一个单臂电桥。图1-1其输出电压??1211oRnU ERn?? ???E为电桥电源电压,R为固定电阻值,上式表明单臂电桥输出为非线性,存在着非线性误差2、半桥差动电路如图1-2,不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边。图1-2电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善,当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时,半桥的输出电压为E为电桥电源电压,上式表明,差动半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。3、全桥测量电路如图1-3,受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边,不同的接入邻边,当应变片初始值相等,变化量也相等时,其桥路输出:11oRU ER??E为电桥电源电压,上式表明,全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍。五、实验内容与步骤1、金属箔式应变片单臂电桥实验(1)应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上,R1=R2=R3=R4=350Ω。(2)差动放大器调零。从主控台接入±15V电源,检查无误后,合上主控台电源开关,将差动放大器的输入端iU短接并接地,输出端2oU接数显电压表(选择2V档)。将电位器Rw3调到增益最大位置(顺时针转到底),调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭主控台电源。(Rw3、Rw4的位置确定后不能改动)(3)按图1-1连线,将应变式传感器的其中一个应变电阻(如R1)接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。(4)加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端iU,检查接线无误后,合上主控台电源开关,预热五分钟,调节Rw1使电压表显示为零。(5)在应变传感器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砝码加完,记下实验结果,填入表1-1,关闭电源。2、金属箔式应变片差动半桥实验(1)差动放大器调