金属箔式应变片的性能试验

1、（一）单臂电桥性能检测法一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理与性能，并掌握应变片测量电路。二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时， 其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。且 7=K*e = K噺电淫电耐瞰供；W目姝鯛蹴K为应变灵敏系 数）金属箔式应变片是一种敏感器件， 通过它可以转换被测部位的受力状态变化。而电桥的作用就是完成电阻到电压的变化，其输出反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压沙。三、实验设备主机箱（ 二、二二）、 应变式传感器实验模板、托盘、砝码。四、实验数据处理重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）4

2、91419242934394449重量和电压的关系曲线60实测-拟合1. 计算单臂测量系统的灵敏度 S:班的平均值为：-.-.重量变化量MV = 20（g）U；灵敏度咗二 0.245（mV/g）2. 计算非线性误差一：这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为49mV ）的49100%作终点的直线（一）为基准直线。如上图所示，可以看出，当砝码总重20g时取得最大偏差而 T畑，所以，二二：二二 _：=_> o侧49五、思考题1. 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）（3）正、负应变片均可以?答：正、负应变片均可以。当采用负应变片时，得

3、到的电压是负值。查阅传感器的相关资料，概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标?答：静态特性：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移;动态特性：时间常数 、阻尼系数-、固有频率.。（二）半桥性能检测法实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。二、 基本原理 不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高,以消除。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压厲打址痰用非线性误差也可实验设备主机箱（ 二-二二）、 应变式传感器实验模板、托盘、砝码。四、 实验数据处理如的平均值为重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）1

4、12130405060708090100iff =（11+ 10+ 9+ 10+ 10+ 10+10+10+10 +10）/10 = 10（mV）重童变化量AW = 20（g）灵敏度汀二二：2.计算非线性误差_ :这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为 100mV）的|Q100%作终点的直线（巔 -） 为基准直线。如上图所示，可以看出，当砝码总重20g时取得最大偏差止工- X -而，所以，二二-二一，二：二一；。五、思考题1.半桥测量时两个不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边；（2）邻边。答：邻边。2.桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电

5、桥测量原理上存在非线性；（2）应变片应变效应是非线性的；（3）调零值不是真正为零。答：调零值不是真正为零。（三）全桥性能检测法实验目的 了解全桥测量电路的优点。二、基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：:一 - .，其变化值丄；一丄：.-:-时，其桥路输出电压：二二:七，其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。实验设备主机箱（乂杲±15趴电压表）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。四、 实验数据处理重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）20

6、40597999119138158178197重量和电压的关系曲线T实测拟合1.计算单臂测量系统的灵敏度S:班的平均5(1 = (20+20 + 19+20 + 20+20 + 19 + 20 + 20+19)/10 = 19.7(mV)重童变化量 AW二20（g）灵敏度2.计算非线性误差-:这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为197mV）的：?-100%作终点的直线（-） 为基准直线。如上图所示，分析数据和ZU11而临购能，所以，二二 二二，_ 一二。五、思考题1. 测量中，当两组对边（.二为对边）电阻值相同时，即-I J - .，而扎于£二时，是否可以组成全

7、桥：（1）可以；（2）不可以。答：不可以。（四）直流全桥的应用一电子秤实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点。二、实验设备主机箱（ 二-二二）、 应变式传感器实验模板、托盘、砝码。三、实验数据处理重量和电压数据重量（g）20406080100120140160180200电压（mV）20406080100120140160180200AU20 (mV)511 = (20+20 + 20+20 + 20+20 + 20 + 20 + 20+20)/10 =重量变化量灵敏度AW = 20(g)2. 计算非线性误差_ :这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为 200mV）的100

8、%作终点的直线（'：yL逬创轨金）为基准直线。如上图所示，分析数据和可以得到，最大偏差际一逾斶所以，：.因为 谒2.）扁二（，所以只要把电压表的量纲改为g,该电路就可以作为一个电子秤来称重了。（五）金属箔式应变片的温度影响实验实验目的了解全桥测量电路的优点。基本原理电阻应变片的温度影响， 主要来自两个方面。 敏感栅丝的温度系数， 应变栅的线膨胀系 数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此，被测体受力状态不变而温度变化时，输出会有变化。实验设备与器件主机箱、应变式传感器实验模板（含加热器）、托盘、砝码。四、实验数据处理因为£ -；）圧訂罗，呂滁期i迪,所以吟-0,20

9、4-0.200五、5 二七丄 X100% = X100% 二 2%思考题查阅传感器的相关资料，阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法。答：金属箔式应变片的温度影响可以通过以下几种方法消除：温度自补偿法、电桥线路补偿法、辅助测量补偿法、热敏电阻补偿法、计算机补偿法等。 而最常用的是温度 自补偿法和电桥线路补偿法。温度补偿法：利用温度补偿片进行补偿。温度补偿片是一种特制的、具有温度补偿作用的应变片，将其粘贴在被测件上，当温度变化时，与产生的附加应变片相互抵消。电桥线路补偿法：电桥补偿是最常用的、 效果最好的补偿方法， 应变片通常作为平 衡电桥的一个臂来测量应变。在被测试件感受应变的位置上安装一个应变