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1、-金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、一、实验目的：实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应工作原理和性能,比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。二、二、根本原理根本原理：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：RRK式中：RR 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数,=L/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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对
2、单臂电桥输出电压Uo= EK/4。半桥测量电路中， 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，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量一样时，其桥路输出电压UoEK2。全桥测量电路中， 将受力方向一样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： R1R2R3R4，其变化值R1R2R3R4时，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。其桥路输出电压UoKE。三、需用器件与单元：三、需用器件与单元：主机箱(4V、15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘砝码。四、实验步骤：四、实验步骤：应变传感器实验模板简介应变传感器实验模板简介
3、：实验模板中的R1、R2、R3、R4 为应变片，没有文字标记的5 个电阻符号下面是空的， 其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设， 图中的粗黑曲线表示连接线。应变式传感器电子秤传感器已装于应变传感器模板上。传感器中的4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、 R2、 R3、 R4 和加热器上。 传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。当传感器托盘支点受压时， R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小， 可用四位半数显万用表2K 电阻档进展测量判别。 常态时应变片阻值为350，加热丝电阻值为50左右。实验模板放大器调零实验模板放大器调零：用导线将实
4、验模板上的15V、插口与主机箱电源15V、分别相连， 将实验模板中的放大器的两输出接主机箱的电压表； 再将实验模板中的放大器的两输入口短接(Vi0)；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺.z.-时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关； 调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。单臂电桥性能实验：单臂电桥性能实验：拆去放大器输入端口的短接线， 根据图1 接线。 调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零； 在应变传感器的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，200
5、g砝码加完。记下实验数据填入表1。图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图表1 应变片单臂电桥性能实验数据重量(g)电压(mV)半桥性能实验：半桥性能实验：根据图2 接线。注意R2 应和R3 受力状态是相反的， 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。 调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零， 在应变传感器的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。记下实验数据填入表2 。图2 应变式传感器半桥接线图表2 应变式传感器半桥实验数据重量(g)电压(mV)全桥性能实验：全桥性能实验：
6、根据图3 接线。 将受力方向一样的两应变片接入电桥对边， 相反的应变片接入电桥邻边。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零，在应变传感器的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。记下实验数据填入表3。图3 全桥性能实验接线图表3 全桥性能实验数据重量(g)电压(mV)五、实验结果：五、实验结果：根据表1、表2、表3的实验数据，分别计算单臂、半桥和全桥系统灵敏度 SV/WV 输出电压变化量，W 重量变化量和非线性误差，=m/yFS 100式中m 为输出值 屡次测量时为平均值 与拟合直线的最大偏差： yFS 满量程输出平均值， 此处为200g。.z.-画出实验曲线，并单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进展分析比较。阐述理由。六、思考题：六、思考题：1、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、半桥测量时两片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。3、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。4、测量中，当两组对边R1、R3 为对边电阻值R 一样时，即R1R3，R2R4，而R1时，是否可以组成全桥：1可以2不可以。.z.
