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1、实验一 箔式应变片性能一一应变电桥一、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与位移的关系可用函数y=f（
2、）表示。AA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R、R、R、R中，电阻的相对1234变化率分别为AR R、AR R、AR R、AR R，当使用一个应变片时，11223344工R = AR ;当二个应变片组成差动状态工作，则有工R = 2AR ;用四个应变片RR组成二个差动工作，且R二R二R二R二R，工R二4AR。1234R由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件：直流稳压电源（土 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
3、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 V相连：开启主、副电源；调节差动1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R、R、1 2R为电桥中的固定电阻，R=R为应变片。将稳压电源的切换开关置4V档，F/V3x 4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W，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W （慢慢地调），使1 1F/V表显示为零。（3）测微头装于
4、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9 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
5、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、实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。二、实验原理：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XR分别为
6、 R/R、2AR/R、4AR/R。根据戴 维南定理可以得出测试电桥的电压近似等于1/4EXR,电桥灵敏度Ku=v/A 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、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 表。四、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 器增益打到最大五、步骤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R、R、R换成箔式应变片，分别接成半桥和
7、全桥123测试系统。2保持放大器增益不变，依次将电桥固定电阻将R固定电阻R、R、R换成3123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W使F/V表显示为零，重复3-41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AX 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？
