金属箔式应变片的性能试验

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1、金属箔式应变片的性能试验金属箔式应变片的性能试验学校：汕头大学 专业：电子信息工程 年级：10 级 姓名：胡丹(一一)单臂电桥性能检测法单臂电桥性能检测法一、一、实验目的实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理与性能，并掌握应变片测量电路。二、二、基本原理基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。且（为应变灵敏 = = 为电阻丝电阻相对变化, 为电阻丝长度相对变化,系数） 金属箔式应变片是一种敏感器件，通过它可以转换被测部位的受力状态变化。而电桥 的作用就是完成电阻到电压的变化，其输出反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压。1= /4三

2、、三、实验设备实验设备 主机箱（） 、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。 4、 15、电压表四、四、实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压 （mV）491419242934394449重量和电压的关系曲线1.计算单臂测量系统的灵敏度 S： 的平均值为： = (4 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5)/10 = 4.9()重量变化量 = 20()灵敏度 = = 0.245(/)2.计算非线性误差 ：这里以理论拟合直线，即以输出 0%为起点，满量程输出（此处为 49mV）的100%作终点的直线（

3、）为基准直线。如上图所示，可以看出， =49 200 (/)当砝码总重 20g 时取得最大偏差。 = 4.9 4 = 0.9()而 ，所以，。= 49 = 100% =0.9 49 100% = 1.84%五、五、思考题思考题 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） （3）正、负应变片均可以？ 答：正、负应变片均可以。当采用负应变片时，得到的电压是负值。2.查阅传感器的相关资料，概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标？ 答：静态特性：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移； 动态特性：时间常数 、阻尼系数 、固有频率。(二二)半桥性能检

4、测法半桥性能检测法一、一、实验目的实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、二、基本原理基本原理 不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性误差也 可以消除。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压。2= /2三、三、实验设备实验设备 主机箱（） 、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。 4、 15、电压表四、四、实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压 （mV）112130405060708090100重量和电压的关系曲线1.计算单臂测量系统的灵敏度 S： 的平均值为： = (11 + 10

5、 + 9 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10)/10 = 10()重量变化量 = 20()灵敏度 = = 0.5(/)2.计算非线性误差 ：这里以理论拟合直线，即以输出 0%为起点，满量程输出（此处为 100mV）的 100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，可以看 =100 200 (/)出，当砝码总重 20g 时取得最大偏差。 = 11 10 = 1()而 ，所以，。= 100 = 100% =1 100 100% = 1.0%五、五、思考题思考题 1.半桥测量时两个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。 答：邻边。2

6、.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。 答：调零值不是真正为零。(三三)全桥性能检测法全桥性能检测法一、一、实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点。二、二、基本原理基本原理 全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥 邻边。当应变片初始阻值：，其变化值时，其桥1= 2= 3= 41= 2= 3= 4路输出电压。其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍，非线性误差和3= = 11温度误差均得到改善。三、三、实验设备实验设备 主机箱（） 、应变式传感器实验模板、托盘、砝

7、码。 4、 15、电压表四、四、实验数据处理实验数据处理 重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压 （mV）2040597999119138158178197重量和电压的关系曲线1.计算单臂测量系统的灵敏度 S： 的平均值为： = (20 + 20 + 19 + 20 + 20 + 20 + 19 + 20 + 20 + 19)/10 = 19.7()重量变化量 = 20()灵敏度 = = 0.985(/)2.计算非线性误差 ：这里以理论拟合直线，即以输出 0%为起点，满量程输出（此处为 197mV）的 100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，分

8、析数 =197 200 (/)据和可以得到，当砝码总重 120g 时取得最大偏差。 = 119 118.2 = 0.8()而 ，所以，。= 197 = 100% =0.8 197 100% = 0.41%五、五、思考题思考题1.测量中，当两组对边（为对边）电阻值相同时，即 ，而1、32= 4时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。1 2答：不可以。(四四)直流全桥的应用直流全桥的应用电子秤实验电子秤实验一、一、实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点。二、二、实验设备实验设备 主机箱（） 、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。 4、 15、电压表三、三、实验数据处理实验数据处理 重量和电

9、压数据重量（g）20406080100120140160180200电压 （mV）20406080100120140160180200重量和电压的关系曲线1.计算单臂测量系统的灵敏度 S： 的平均值为： = (20 + 20 + 20 + 20 + 20 + 20 + 20 + 20 + 20 + 20)/10 = 20()重量变化量 = 20()灵敏度 = = 1(/)2.计算非线性误差 ：这里以理论拟合直线，即以输出 0%为起点，满量程输出（此处为 200mV） 的 100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，分析数据和可 = (/)以得到，最大偏差。 = 0()所以，。 = 100%

10、 = 0 100% = 0因为，所以只要把电压表的量纲改为 g，该电路就可以 = 1(/) = 0作为一个电子秤来称重了。(五五)金属箔式应变片的温度影响实验金属箔式应变片的温度影响实验一、一、实验目的实验目的 了解全桥测量电路的优点。二、二、基本原理基本原理 电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝的温度系数，应变栅的线膨胀 系数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此，被测体受力状态不变而 温度变化时，输出会有变化。 三、三、实验设备与器件实验设备与器件 主机箱、应变式传感器实验模板（含加热器） 、托盘、砝码。四、四、实验数据处理实验数据处理 因为，,所以= 0.204()

11、1= 0.200() = 11 100% =0.204 0.200 0.200 100% = 2%五、五、思考题思考题 查阅传感器的相关资料，阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法。 答：金属箔式应变片的温度影响可以通过以下几种方法消除：温度自补偿法、电 桥线路补偿法、辅助测量补偿法、热敏电阻补偿法、计算机补偿法等。而最常用的是 温度自补偿法和电桥线路补偿法。 温度补偿法：利用温度补偿片进行补偿。温度补偿片是一种特制的、具有温度补 偿作用的应变片，将其粘贴在被测件上，当温度变化时，与产生的附加应变片相互抵 消。 电桥线路补偿法：电桥补偿是最常用的、效果最好的补偿方法，应变片通常作为 平衡电桥的一个臂来测量应变。在被测试件感受应变的位置上安装一个应变片 R1（工 作片） ；在时间按不受力的位置粘贴一个应变片 R2（补偿片） ，两个应变片的安装位置 靠近，完全处于一个温度场中。测量时两者连接到相邻的电桥臂上，当温度变化时， 电阻 R1、R2 都发生变化，当温度变化相同时，因材料相同温度系数相同，因此温度 引起的电阻变化相同，电桥输出与温度无关。1 = 2