实验一箔式应变片性能

1、实验一箔式应变片性能应变电桥一、实验目的：(1) 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。(2) 测试应变梁变形的应变输出。(3) 比较各桥路间的输出关系。二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴 在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随 之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。金属箔式应变片粘贴在悬臂梁靠近根部 A处，旋动测微头便可推动悬臂梁， 使悬臂梁自由端受力后产生相应的位移。此位移即为自由端的静挠度X,所以A处应变片产生的应变& a与位移的关系可用函数y=

2、f ( c a)表示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种， 当电路平衡时，桥路对臂电 阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻 R、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为 Ri Ri R2 R2、厶R3.R、厶RrR，当使用一个应变片时，R=;当二个应变片组成差动状态工作，则有 a R二弐；用四个应变片RR组成二个差动工作，且 R, =R2 =R3 =R4 =R，、R=廻。R由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。三、实验所需部件：直流稳压电源(4V档)、电桥、差动放大器、双平行梁、箔式应变片、测 微头、F/V表。四、实验步骤：(1) 将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正

3、(+)、负(-)、地短接。 将差动放大器的输出端与 F/V的输入插口 M相连：开启主、副电源；调节差动 放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮，使F/V表显示为零， 关闭主、副电源，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。(2) 按图(1)接线。将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中 R、艮、 R为电桥中的固定电阻，R=R为应变片。将稳压电源的切换开关置土 4V档，F/V 表置20V档，调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W,使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥 W (慢慢地调)，使F/V表显示为零。（3）测微头装于悬梁臂前端的永久磁钢

4、上， 并调节使应变梁处于基本水平状 态，设此时位移x=0.（4）确认接线无误后开启仪器电源， 调整电桥调平电位器 W,使测试系统输 出为零。（5）旋转测微头，带动悬臂梁分别做向上、向下的运动。向上、向下移动各 3.5mm测微头每移动0.5mm记录一个输出电压值，并列表。根据表中所测数据计算灵敏度 S，S=AV/ X,并在坐标图上做出 V-X 关系曲线。六、注意事项：（1）实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接 插线，以避免引入干扰。（2）做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的 影响。（3）由于悬臂梁弹性恢复的滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置时电压值

5、并不回到起始点，此时可将测微仪反向旋一下再回到初始位置，以保证电压值回到起始点。（4）实验操作中实验者在旋动测微仪后应将手离开，否则虽不改变刻度也 会造成输出变化。进行上述实验时激励电压，差动放大器增益、测微头起始点位 置等实验条件必须一致，否则就无可比性。七、思考题（1 ）为什么需要将放大器增益放到最大后再进行调零？（2）应变片的安装位置如何？（3）增益放在什么位置好？（4）你怎样确定零点、量程和测量范围？实验二箔式应变片三种桥路性能比较实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。实验原理：说明实际的应变片电桥的性能和原理。已知单臂、半桥和全桥电路的 工R分别为 R/R、2 R/R

6、、4 R/R。根据戴关。.三、表。四、五、维南定理可以得出测试电桥的电压近似等于 1/4 E 工R,电桥灵敏度Ku=v/ R/R,于是对应于单臂、半桥、和全桥的电压灵敏度分别为 1/4E、1/2E和E。由 此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无实验所需部件：直流稳压电源（土 4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、测微头、电压旋钮初始位置：直流稳压电源打到土 4V档，F/V表打到2V档，差动放大 器增益打到最大步骤1 在完成实验一的基础上，不变动差动放大器增益和调零电位器位置，关 闭电源。依次将电桥固定电阻 R、R、R换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥 测试系统

7、。2保持放大器增益不变，依次将电桥固定电阻将R固定电阻R、R、R换成箔式应变片，分别接成半桥和全桥测试系统。注意半桥、全桥各个应变片的受力 方向。调节测微头，使梁到水平位置，调节电桥 W使F/V表显示为零，重复3-4 步骤过程同样测得读书，填入下表，计算灵敏度。3. 在同一坐标上描出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并作出定型的结论。六、注意事项：1. 在更换应变片时应将电源关闭。2. 应变片接入电桥时注意其受力方向，一定要接成差动形式。3. 直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。4. 由于进行位移测量时测微头要从零到正的最大值， 又回到零，再到负的最 大值，因此容易造成零点偏移，因此计算灵敏度时可将正 X的灵敏度与负 X 的灵敏度分开计算。再