应变片实验---定稿new

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1、检测与控制综合实验应变片实验【知识点】箔式电阻应变片：箔式电阻应变片是将很薄的金属片粘于一基片上，经光刻、腐蚀等制成金属箔敏感栅。给箔敏感栅接上金属丝电极，再涂覆与基片同质料的盖层。下图是箔式应变片的结构图。图1箔式应变片结构图I单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解金属箔式应变片的应变效应；2、掌握单臂电桥工作原理和性能二、实验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：ΔR/R＝Kε（1）式中：ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。由于电阻片的敏感栅不是一根直丝，所以

2、Ks不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。Ks的数值一般约在2.0左右。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。电桥工作原理：测量电路有多种，最常用的是桥式测量电路。R1、R2、R3、R4四个电阻依次接在A、B、C、D之间，构成电桥的四桥臂。电桥的对角AC接电源，电源电压为E；对角BD为电桥的输出端，其输出电压用UDB表示，如图1所示。可以证明UDB与桥臂电阻有如下关系：UDB=E（）（2）若4个桥臂电阻由贴在构件上的4电阻片组成，而且初

3、始电阻R1=R2=R3=R4，当输出电压UDB=0时，电桥处于平衡状态。构件变形时，各电阻的变化量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4。输出电压的相应变化为：UDB+ΔUDB=E()（3）图2电桥实验示意图当小应变△R/R<<1时，可以证明桥路输出电压为：ΔUDB=（－+－）（4）因为ΔR仅由机械变形引起、与温度影响无关，而且4枚电阻片的灵敏系数Ks相等时，根据，可以写成：ΔUDB=Ks（ε1－ε2＋ε3－ε4）（5）如果供桥电压E不变，那么构件变形引起的电压输出ΔUDB与4个桥臂的应变值ε1、ε2、ε3、ε4成线性关系。式中各ε是代数值，其符号由变形方向决定。一般拉应变

4、为“正”、压应变为“负”。根据这一特性：相邻两桥臂的ε（ε1、ε3或ε2、ε4）符号一致时，两应变相抵消；如符号相反，则两应变的绝对值相加。只有一枚工作片R1接在AB桥臂上。其它3个桥臂的电阻片都不参与变形应变ε为零。这时电桥的输出电压为：ΔUDB=（）=K（ε1）（6）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、4位数显万用表（自备）。注意：下图电桥的电阻序号R1、R2、R3、R4与原理部分图2中的R1、R2、R3、R4的顺序不对应。图3应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的

5、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。1、根据图3安装接线。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。传感器左上角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左下角为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进行测量判别。常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。2、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放

6、大器调零：用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将放大器输出调零：将图3实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；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。3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图3接线图)。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

7、值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500g）砝码加完。记下实验结果填入表1画出实验曲线。表1重量/g电压/mv4、根据表1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差，=Δm/yFS×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g（或500g）。实验完毕，关闭电源。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、负应变片均可以。II半桥性能实验一、实验目的：比