1实验一 金属箔式应变片特性及应用实验一、实验目的:1.了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥工作原理和性能及优缺点2. 了解金属箔式应变片的实际应用二、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、万用表三、实验内容及操作步骤：1、观察应变式传感器的结构及实验装置：应变式传感器及实验装置示意图见图 1-1 所示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、R 2、R 3、R 4，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2、差动运算放大器放大倍数设定及零点的调节：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调整方法是将差放的正、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23、应变片单臂桥接法特性测试：注：1. 图 1-2 中 R1、 R3 的图标表示该应变片受拉伸作用，ΔR 为正值。
2. 图 1-2 中 R2、 R4 的图标表示该应变片受拉伸作用，Δ R 为负值图 1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图1）.将应变片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、R 6、R 7 接成直流电桥(R 5、R 6、R 7 模块内已连接好)，接好电桥调零电3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，使数显表显示为零2）.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 200g(或 500g)砝码加完记下实验结果填入表 1-1 中（见附录） 3）.根据表 1-1 中的数据计算系统灵敏度S， S=Δv/ ΔW(Δv 输出电压变化量； ΔW 重量变化量)计算非线性误差：δf1=Δmax /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 为满量程 200g（或 500g）输出4、应变片半桥接法特性测试：根据图 1-3 接线R 1、R 2 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。
重复前面实验内容中的 2） 、3）操作步骤，将实验数据记入表 1-2，计算灵敏度 S=ΔU/ΔW ，非线性误差 δ f2若实验时无数值显示说明 R2 与 R1 为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片4图 1-3 应变片传感器半桥实验接线图5、应变片全桥接法特性测试：图 1-4 全桥性能实验接线图根据图 1-4 接线，接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器 Rw1 进行桥路调零，重复前面实验内容中的 2） 、3）操作步骤，将实验数据记入表 1-3，进行灵敏度和非线性误差计算在计算灵敏度：S=ΔU/ΔW ，和非线性误差 δ f2若实验时无数值显示说明 R4 与 R1 为相同受力状态应变片，应将应变片 R2 与 R1 的位置对换6、金属箔式应变片温度特性测试:1）.保持全桥实验电路接线，将 200g 砝码加于砝码盘上，在数显表上读取数值 U022）.将 5V 直流稳压电源(主控箱上)接于实验模板的加热器插孔上， 数分钟后待显示表电压显示基本稳定后，记下读数 Uot，U ot-Uo2 即为温度变化的影响计算这一温度变化产生的相对误差 5δ =U-Uot o1Uot ×10%7、应变片的应用-电子秤一、电子秤零点与满量程的标定1).在全桥接线下，再次调节电桥平衡电位器 Rw1，使数显表显示 0.000V（或-0.000V） 。
2).将 10 只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器 Rw3(增益即满量程调节)，使数显表数字显示为0.200V（或-0.200V） 3).拿去托盘上的所有法码，调节电器 Rw4（零位调节） ，使数显表数字显示为 0.000V（或-0.000V ） 4).重复上面 2)、3)步骤的标定过程，直到精确为止，把电压量纲 V 改为重量量纲 g，就可秤重，成为一台原始的电子秤二、电子秤的应用1).将各种重量的砝码依次放在托盘上，读取数显表的数值填入表 1-4 中2).根据表 1-4 中的数据计算误差与非线性误差8、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、全桥测量中，当两组对边(R 1、R 3 为对边)电阻值R 相同时，即 R1= R3, R2= R4,而 R1≠R 2 时，是否可以组成全桥：(1)可以(2)不可以3、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片接6入电桥时，应放在：(1)对边(2)邻边4、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。
5、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法？6、应变式传感器可否用于测量温度？7、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，见图 1-5 所示，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻1-5 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图R12R34F R12R34F。