金属箔式应变片与电桥测量电路.doc

实验一 金属箔式应变片与电桥测量电路本实验包含两个部分：（1） 单臂电桥说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况，（2） 单臂、半桥、全桥特性比较。实验1.1 单臂电桥一、 实验原理：本实验说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。 应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在被测件表面上。当被测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出。电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。当电桥平衡时，即 R1=R2 、 R3=R4 ，电桥输出为零。在桥臂 R1 、 R2 、 R3 、 R4 中，电阻的相对变化分别为 R1/R1 、 R/R 、 R2 R2 、 R/3R3 、 R4/R4 。 桥路的输出与当使用一个应变片时，当使用二片应变片时，如二片应变片工作，差动状态。则有用四片应变片组成二个差动对工作，R1=R1=R3R4=R ，于是，所以，由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。二、 实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头，电压表（毫伏表） 三、 实验步骤1. 按图 1 所示将全部部件连接其中差动放大器和毫伏表使用前都要调零，（电压表可不必调零）。毫伏表放在500mV 一挡比较合适，图1 电桥电路连接2. 将差动放大器调零方法是用导线正负输入端连接起来，然后将输出端接到毫伏表的输人端，调整差动胶大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零按钮，使毫伏表指示到零，调好后旋钮就不可再动。 3. 确认接线无误时开启电源4. 在测微头离开悬臂梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器，系统愉出为零。5. 装上侧微头，调整到系统输出为零，此时测微头读数为梁处于水平位置（ 自由状态），然后向上旋动测微头，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，继续往下悬臂梁，一直到水平下 7 一 8mm为止，并记下对应位置的电压表的值。根据表中玩得数据计算灵敏度，并做出 v x关系曲线图2. V-X关系曲线四、 注意事项：差动放大器调零后电位器不应再动，系统调零只能用电桥调整平衡电位器。应变片可先用箱式片中除补偿片外的任何一片。为了尽量减轻干扰和漂移，差放的增益不要放到最大。 考虑问题：本实验对直流稳压源和差放电路有何要求？ 五、 简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告实验1.2 单臂、半桥、全桥特性比较一、 实验目的验证单臂单桥、半桥、全桥的性能。二、 所需单元及部件 直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、双平行梁测微头。三、 实验原理 单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时， 有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂（用应变片）阻值都随被测物理量而变化。电桥的灵敏度：电桥的输出电压（或输出电流）与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之间的比值，称为电桥的灵敏度。如图3是直流电桥，它的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成，U0是供桥电压，输出电压为: 图3 直流电桥 当R1R3=R2R4则输出电压U为零，电桥处于平衡状态。 如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化。当臂工作时，电桥只有R4桥臂为应变片，电阻变为RR，其余各臂仍为固定阻值R,代入上式有: 组桥时，R1和R3，R2和R4受力方向一致。 四、 实验步骤1. 有关旋钮的初始位置，直流稳压电源打到4V，F/V表打到2V档，差动放大器增益旋到最大处。 2.按前述方法观察梁上应变片，将差动放大器调零。 3.按图4接线，首先图中R4为工作应变片（R4工作状态如图），图4 接线图R1、 R2、R3为精密电阻，r及RD为调平衡网络4.装好并调整好测微头使双平衡梁处于水平位置（目测，但要使测微头足够向下移动10mm位置），将直流稳压电源打到4V档 。选择适当的放大增益，然后调电桥平衡电位器，使电压表指示为零（需预热几分钟表头才能稳定来）。5.向下旋转测微头使梁向下移动,每隔1mm记下相应位移位置数和电压表读数填入下表。6.保持放大器增益不变,将R3换为与R4工作状态相反的另一应变片(也就是若选R4为 标志应变片,则选R3为 标志应变片),形成板桥,调好零点,同样测出读数,填入表中(格式同上). 7.保持差动放大器增益不变,R1、R2变为另两片工作应变片(工作状态也同样相反),接成一个直流电桥,调好零点。同样测出数据填入表(格式同上)。五、 注意事项1.在更换应变片时应将电源关闭。2.在实验过程中发现F/V表超量程1或1显示，关机将量程扩大。 3.在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。 4.直流稳压电源不能打得过大，以免损坏应变片或造成严重的自热效应。 六、 思考题1. 为什么R3和R4的工作状态要相反?若相同,其输出电压将会是多少? 2.比较单臂、半臂、全臂的灵敏度、稳定性并说明原因。