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1、实验报告姓名: 学号: 班级:实验项目名称:实验一 金属箔式应变片性能单臂电桥,半桥实验目的:了解金属箔式应变片,单臂单桥的工作原理和工作情况;:验证单臂、半桥性能及相互之间关系。实验原理: 单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时,有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂(用应变片)阻值都随被测物理量而变化。 电桥的灵敏度:电桥的输出电压(或输出电流)与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之间的比值,称为电桥的灵敏度。如图是直流电桥,它的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成,U。是供桥电压,输出电压为:当R1R3=R2R4则输出电压U为零,电桥处于平衡状态。 如果将R4换成贴在试件上的应变片
2、,应变片随试件的受力变形而变形,引起应变片电阻R4的变化,平衡被破坏,输出电压U发生变化。当臂工作时,电桥只有R4桥臂为应变片,电阻变为RR,其余各臂仍为固定阻值R,代入上式 有组桥时,R1和R3,R2和R4受力方向一致。实验步骤(电路图):(1)了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,测微头在双平行梁前面的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。(2)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FV表的输入插口Vi 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FV表显示为零,关闭主、副电源。图1
3、金属箔式应变片性能单臂电桥电路(3)根据图接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片;将稳压电源的切换开关置4V档,FV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FV表显示为零,然后将FV表置2V档,再调电桥W1(慢慢地调),使FV表显示为零。(4)将测微头转动到10mm刻度附近,安装到双平等梁的自由端(与自由端磁钢吸合),调节测微头支柱的高度(梁的自由端跟随变化)使FV表显示最小,再旋动测微头,使FV表显示为零(细调零),这时的测微头刻度为零位的相应刻度。(5)往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移记下FV表显示的值。建议每旋动测微头一
4、周即X0.5mm记一个数值填入下表:(6)据所得结果计算灵敏度SVX(式中X为梁的自由端位移变化,V为相应FV表显示的电压相应变化)。(7) 将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片,形成半桥,调节测微头使梁到水平位置(目测),调节电桥W1使FV表显示表显示为零,重复(5)过程同样测得读数,填入下表:实验结果及分析: 单臂电桥结果:位移(mm)-1.0-0.50.51.01.5电压(mv)-0.057-0.0440.0120.0250.036灵敏度计算:电压变化的平均值=0.013mv S=VX=0.026mv/mm结果分析:半桥的灵敏度是单臂电桥灵敏度的2倍
5、。实验中的注意事项及实验感想、收获或建议等:注意事项:1)为确保实验过程中输出指示不溢出,可先将砝码加至最大重量,如指示溢出,适当减小, 差动放大增益,此时差动放大器不必重调零2)做此试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)电位器W1、W2,在有的型号仪器中标为RD、RA。思考题:1. 为什么R3和R4的工作状态要相反?若相同,其输出电压将会是多少?单臂电桥存在非线性误差,R3和R4工作状态相反,两个电阻的增量相互抵消,可以补偿非线性误差。若相同时,输出电压将为0。2. 比较单臂、半臂的灵敏度、稳定性并说明原因。半臂的灵敏度是单臂的两倍,半臂的稳定较好,因为具有温度补偿作用。3. 电桥的灵敏度与什么因素有关?如何用电桥特性来提高灵敏度和消除不利因素的影响?电桥灵敏度与检流计的电流灵敏度Si成正比;与电源的电动势E成正比;与电源内阻r和串联限流电阻RE之和有关;与检流计内阻和串联限流电阻RG之和有关。 4.测量时,电桥不平衡会对测量产生什么影响,为什么每次测量前要重新检查平衡? 会导致无应变时输出电压不为零。因为如果应变片发生变形将导致测量错误。 检查平衡是为了消除实验仪器造成的误差,减小线性误差。