金属箔式应变片实验

实验一实验目的掌握直流全桥电桥的工作原理及工作性能，二、实验仪器三、实验原理金属的电阻表达式为：（1）当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长，横截面积相应减小，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变，故引起电阻值变化。对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有： （2）若径向应变为，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比表示为，因为=2（），则（2）式可以写成： （3）式（3）为“应变效应”的表达式。称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，受两个因素影响，一个是（1+），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是，是材料的电阻率随应变引起的。对于金属材料而言，以前者为主，则，对半导体，值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数=2左右。用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值，而根据应力应变关系： （4）可以测得应力值σ。通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。四、实验内容与步骤1．应变片的安装位置如图1-1所示，应变式传感器已装在传感器实验箱（一）上，传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4，可用万用表测量R1=R2=R3=R4=350Ω。图1-1应变式传感器安装示意图图1-1应变式传感器安装示意图图1-2应变式传感器全桥实验接线图2．把直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验挂箱，检查无误后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节Rw3使之大致位于中间位置（Rw3为10圈电位器），再进行差动放大器调零，方法为：将差动放大器的正、负输入端与地短接，输出端Uo2接直流电压表，调节实验模板上调零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源开关。（注意：当Rw4的位置一旦确定，就不能改变。）3．按图1-2接线，将受力相反(一片受拉，一片受压)的两只应变片接入电桥的邻边，接入电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V(从主控台接入)，电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1，使电压表显示为零。4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示0.020V左右，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入表1-1，关闭电源。五、实验数据处理表1-1电桥输出电压与所加负载重量值重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)19.639.058.978.898.6118.3137.8157.2176.7196.5重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)19.539.259.178.898.2117.8137.2156.8176.2195.8重量(g)20406080100120140160180200电压(mV)19.438.859.078.797.8117.6137.0156.6176.4196.0对表哥数据进行处理后，做出拟合直线图如下：电压（mV）重量（g）电压（mV）重量（g）δf1=Δm/yFS×100％=3.7455/200×100％=1.87%实验数据表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。实验中由于存在零点漂移现象、全桥电桥平衡问题以及应变片贴合时存在的接触问题与砝码质量偏差，无法避免实验误差的产生。通过各种方法减系统误差，我们可以认为砝码质量与显示的电压值成正比例关系。利用应变片这一特性，我们可以制造出电子实验心得通过本实验的学习，使书本上学到的理论知识结合到实际，加深了我对金属箔式应变片应变效应的理解，也让我掌握了直流全桥电桥的工作原理。实验中我们两个人既有分工，又有合作。如一个人操作，一个人记录数据，而到了第二组数据时，则交换任务，这样能让我