金属箔式应变片单臂电桥性能实验.docx

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1、金属箔式应变片——单臂电桥性能实验实验报告一、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、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。三、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（1-1）式中为电阻丝电阻相对变化；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组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性

2、体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。图1-1双孔悬臂梁式称重传感器结构图通过这些应变片转换弹性体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，如图1-2所示R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压（1-2）为电桥电源电压；式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=。图1-2单臂电桥面板接线图四、实验内容与步骤1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1

3、=R2=R3=R4=350Ω。2．差动放大器调零。从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。4．加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后

4、，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。5．在应变传感器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，记下实验结果，填入下表。6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。五、数据记录与分析1、数据记录表格重量W(g)20406080100120140160180200电压U(mV)19.639.459.279.098.2117．5137.5157.0177.1197.12、用matlab绘制W-U曲线图如下图所示3、灵敏度计算用ma

5、tlab进行线性拟合如下图所示，红色的为拟合直线拟合直线y=p1x+p2p1=0.98339p2=-0.Δm=0.0001故灵敏度S＝ΔU/ΔW=p1=0.98339非线性误差δf1=Δm/yF..S×100％=0.0001/197.1×100％=0.%六、实验报告1．根据实验所得数据计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）；2．计算单臂电桥的非线性误差δf1=Δm/yF..S×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；yF·S为满量程（200g）输

6、出平均值。七、注意事项实验所采用的弹性体为双孔悬臂梁式称重传感器，量程为1kg，最大超程量为120％。因此，加在传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！