《现代检测技术》实验指导书.doc

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1、实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、基本原理：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：式中为电阻丝电阻的相对变化，为应变灵敏系数，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的受力状态变化，电桥的作用是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。单臂电桥输出电压O1。三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变

2、式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤：1、检查应变传感器的安装应变片引出线固定垫圈固定螺丝限程螺丝模块弹性体托盘加热丝应变片图1-1应变式传感器安装示意图根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝初始阻值为50Ω左右。2、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器

3、增益最大。然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。（注意：Rw4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥调零+4V-4V接主控箱电源输出接主控箱电源输出接主控箱电源输出图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图接数显表Vi地R1加热适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5

4、圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接线，接上桥路电源±4V（从主控箱引入），同时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交流档调零电阻阻值不同）。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节电桥调零电位器Rw1，使数显表显示为零。备注：1、如出现零漂现象，则是应变片在供电电压下，应变片本身通过电流所形成的应变片温度效应的影响，可观察

5、零漂数值的变化，若调零后数值稳定下来，表示应变片已处于工作状态，时间大概5—10分钟。2、如出现数值不稳定，电压表读数随机跳变情况，可再次确认各实验线的连接是否牢靠，且保证实验过程中，尽量不接触实验线，另外，由于应变实验增益比较大，实验线陈旧或老化后产生线间电容效应，也会产生此现象。4、测量并记录在电子秤上放置一只砝码，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。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。表1-1单臂电桥输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）5、计算灵敏度和误差根据表1-1

6、计算系统灵敏度S，S=（输出电压变化量；重量变化量）；计算非线性误差：f1=F•S×100%，式中为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F•S满量程输出平均值，此处为500g或200g。五、思考题：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。实验二金属箔式应变片——半桥性能实验一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、基本原理：不同受力方向的两片应变片（实验模块上对应变片的受力方向有标识）接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高

7、，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=。三、需要器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。四、实验步骤：1、保持金属箔式应变片实验中的Rw3和Rw4的当前位置不变。2、根据图1-3接线。R1、R2为实验模块左上方的应变片，此时要根据模块上的标识确认R1和R2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。接入桥路电源±4V，检查连线无误后，合上主控箱电源，调节电桥

8、调零电位器Rw1进行桥路调零。依次轻放标准砝码，将实验数据记入表1-2，根据表1-2计算灵敏度S=，非线性误差f2。接主控箱电源输出接主控箱电源输出接数显表Vi地图1-3应变式传感器半桥实验接线图表1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值重量（g）电压（mv）五、思考题：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