金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较(自检实验一).doc

实 验 报 告实验项目名称： 金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 同组人 试验时间 年 月 日，星期 ， 节 实验室 K2，508传感器实验室 指导教师 一、实验目的 1、了解金属箔式应变片，单臂、半桥、全桥的工作原理和工作情况。 2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。二、实验原理 电阻丝在外来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：式中为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化。同时，由于应变片敏感栅丝的温度系数的影响，以及应变栅线膨胀系数与被测试件的线膨胀系数不一致，产生附加应变时，在被测体受力状态不变时，由于温度影响，输出会有变化。金属箔式应变片是用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，箔栅厚一般在0.003-0.01mm之间，箔材表面积大，散热条件好。金属箔式应变的电阻变化范围很小，用欧姆表测量其阻值的变化十分困难，所以我们一般会用电桥来测试金属箔式应变的变化，将电阻的变化量转换成电压的变化量。图6.1 应变电桥电路由于电压源电桥的测试精度受电源电压波动影响，测量灵敏度也随之变化，所以本实验是有恒流源供电:, （2-1）图6.1（a）为单臂电桥电路，R1为应变片电阻，R2、R3、R4为固定电阻,代入式（2-1）。图6.1（b）为半桥电桥电路，R1、R2为应变片电阻，R3、R4为固定电阻,代入式（2-1）。图6.1（c）为全桥电桥电路，R1、R2、R3、R4为应变片电阻， ,代入式（2-1）。三、所需单元及部件 STIM-01模块、STIM-05模块;15V电源、万用表;电子连线若干四、实验步骤 一、单臂电桥性能实验1、按图6.2连接好各模块，接上模块电源。2、称重盘上不放任何东西，使STIM-01模块差动放大器上的增益调节到最大，调节STIM-05模块上的电位调节旋钮，使STIM-01模块差分放大输出OUT1接近于0V（用万用表测得）。3、调节STIM-01模块电压放大器上零位调节旋钮，使得VOUT输出0mV。4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。二、半桥性能实验1、按图7.1连接好各模块，接上模块电源2、称重盘上不放任何东西，使STIM-01模块差动放大器上的增益调节到最大，调节STIM-05模块上的电位调节旋钮，使STIM-01模块差分放大输出OUT1接近于0V（用万用表测得）。3、调节STIM-01模块电压放大器上零位调节旋钮，使得VOUT输出0mV。4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。三、全桥性能实验1、按图8.1连接好各模块，接上模块电源。2、称重盘上不放任何东西，使STIM-01模块差动放大器上的增益调节到最大。 3、调节STIM-01模块电压放大器上零位调节旋钮，使得VOUT输出0mV。（如果不能调到0mV，请适当调小模块差动放大器上的增益，再重复步骤3）4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。（1）、按照上述实验步骤分别做单臂、半桥、全桥实验。（2）、将测到的数据记录在下面表格中，并根据所测得的数据进行比较。砝码（g）20406080100120140160180200单臂（mv）半桥（mv）全桥（mv）（3）、在同一坐标字上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。图6.2 单臂电桥性能测试实验接线图图7.1 半桥性能测试实验接线图图8.1 全桥性能测试实验接线图五、注意事项（1）在接换线时应将电源关闭。（2）在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程