实验一 金属箔式应变片实验报告
实验一 金属箔式应变片
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
一、实验目的：
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、万用表（自备）。 三、实验原理：
电阻丝在外力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
ε⋅=∆k R
R
（1-1） 式中
R
R
∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数； l
l
∆=ε为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。如图1-1所示，
将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，
应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1 双孔悬臂梁式称重传感器结构图
通过这些应变片转换弹性体被测部位受力状态变化，电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
R
R R
R E U ∆⋅
+∆⋅=
211/4
0 （1-2）
E 为电桥电源电压；
式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021⋅∆⋅-
R
R 。
图1-2 单臂电桥面板接线图
四、实验内容与步骤
1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．差动放大器调零。从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw4调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw3使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）
箔式应变片性能实验报告
箔式应变片性能实验报告
箔式应变片是一种常用于测量物体应变的传感器。它的特点是薄而灵活，可以精确地测量物体在受力作用下的应变情况。在工程领域和科学研究中，箔式应变片被广泛应用于材料力学性能测试、结构设计优化等方面。本文将介绍箔式应变片的原理、性能及实验报告。
一、箔式应变片的原理
箔式应变片是由金属箔制成的，通常采用铜或铬镍合金。它的形状呈矩形或网格状，具有一定的弹性和导电性。当箔式应变片受到外力作用时，其形状发生微小变化，从而导致电阻发生变化。通过测量电阻的变化，可以间接地得到物体的应变情况。
二、箔式应变片的性能
1. 灵敏度高：箔式应变片可以测量非常小的应变量，具有高灵敏度。这使得它在材料力学性能测试中能够准确地捕捉到微小的变形情况。
2. 精度高：箔式应变片的测量精度非常高，可以达到亚微米级。这使得它在工程设计和结构优化中成为不可或缺的工具，能够提供准确的应变数据，帮助工程师和科研人员做出合理的决策。
3. 可靠性强：箔式应变片具有良好的稳定性和可靠性。在长时间使用过程中，其性能基本保持不变，不会因环境变化或疲劳损伤而产生较大误差。
三、箔式应变片的实验报告
为了验证箔式应变片的性能，我们进行了一系列实验。首先，我们选取了一块常见的金属材料作为被测物体，将箔式应变片粘贴在其表面。然后，通过施加不同的力或加载不同的负荷，使被测物体发生应变。
接下来，我们使用电阻测量仪器对箔式应变片的电阻进行实时监测。在加载过程中，我们记录了电阻值的变化，并与理论值进行比较。实验结果显示，箔式应变片能够准确地反映被测物体的应变情况，并且与理论值吻合度较高。
1实验(一)金属箔式应变片性能-单臂电桥
1实验(一)金属箔式应变片性能-单臂电桥
金属箔式应变片是一种检测应变的设备，它可以测量在物体表面的微小的变形，以此
作为绘制应力应变的数据源。它的基本原理是所测量的物体表面会发生变形，随之介质
（金属）会形成一个电容，从而用电容的变化来反应物体表面变形的程度，从而用来检测
应力和形变。
金属箔式应变片常用于测量应变等物理量。单臂电桥测量应变片的特点是它可以测量
微小的电阻变化值。在使用单臂电桥测量应变片时，由于应变片材料中存在着金属箔，可
以使得箔片电阻匹配单臂电桥，也可以消除外部干扰。金属箔片是电路负载的一种元器件，它可以完成不同的测量，检测电阻变化。为了测量微小的电阻，要求金属箔的材料非常薄，这样能够得到更精确的测量结果。
在使用金属箔式应变片的测量过程中，要求被测物体弯曲的幅度越小越好，这样可以
更好地达到更精确的测量结果，同时测量时间也会更短。此外，为了准确测量应变片，在
装配时也要十分谨慎，为了避免出现短路或漏电等问题，在大多数情况下，专业的技术人
员会配合单臂电桥的调试工作，保证安装的牢固可靠。
总的来说，金属箔式应变片可以用来测量物体表面的小变形，是重力加载、压力加载、风压加载和扭转加载等因素变形分析的首选应变测试仪器。单臂电桥测量应变片具有测量
结果精准灵敏、成本低、操作方便和测量过程简单等优点，在微小变形测量方面应用广泛，是一种成熟且可靠的应力应变测量工具。
金属箔式应变片单臂电桥性能实验
实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验
一、实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。
二、实验原理
电阻丝在外力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：ΔR/R=Kε；
式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。（E为供桥电压）。
三、需用器件与单元：
应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±5V电源、数字万用表。
四、实验步骤：
1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R
2、R
3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。
图1-1 应变片传感器安装示意图
2、实验模板差动放大器调零，方法为：
（1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。
3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。
金属箔式应变片实验
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1-2 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。）
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。
实验一 金属箔式应变片 单臂、半桥、全桥性能比较实验
实验一 金属箔式应变片 单臂、半桥、全桥性能比较实验
一、实验目的
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性误差，得出相应的结论。
二、实验原理
电阻丝在外力作用下发生机械形变时，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
ε⋅=∆k R
R
（1） 式中 R
R
∆为电阻丝电阻相对变化；k 为应变灵敏系数；
l l ∆=ε为电阻丝长度相对变化。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。如图1所示，将四个金属箔式应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，则应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1 应变式传感器安装示意图
三、主要实验设备
1．应变传感器实验模块 2．托盘 3．砝码
4．±15V 、±4V 电源 5．直流电压表 6. 万用表（自备）
四、实验内容
1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。通过这些应变片转换弹性体被测部位受力状态变化，电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图2所示R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
R
R R
R E
U ∆⋅
+∆⋅=
211/4
0 （2）
其中，E 为电桥电源电压。
2．差动放大器调零。从主控台接入±15V 电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui 短接并与地短接，输出端Uo 接数显电压表（选择2V 档）。将电位器调节放大倍数的Rw4调到适当位置（注意：不能置于逆时针最小位置！），调节电位器Rw3使电压表显示为0V 。关闭主控台电源（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）。
传感器实验1_金属箔式应变片性能
一、实验目的：
了解金属箔式应变片，单臂、半桥、全桥电桥的工作原理。
二、实验原理：
电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应工程结构件的内部变形转化为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的形变，然后由电阻应变片将弹性元件的形变转化为电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或者电流变化信号输出。它可用于能转化成形变的的各种物理量的检测。
贴片式应变片的应用：在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片半导体应变片很少应用（温漂、稳定性、线性度不好且易损坏），一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。
箔式应变片的基本结构：金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或者金属箔制成，如下图所示：
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件。电阻丝在外力的作用下发生机械形变时，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△R/R=Kε。式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化。电桥是完成电阻到电压的比例变化，测取电压值。
(1)单臂电桥: 输出电压U01=EKε/4，输出信号最小，线性、稳定性较差。
(2)半桥：选用不同受力方向的应变片接入电桥作为邻边。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EKε/2，整体性能比单臂有所改善。
实验一 金属箔式应变片
4．将10只砝码置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（满量程时的增益），使数显电压表显示为0.200V（2V档测量）。
5．拿去托盘上所有砝码，观察数显电压表是否显示为0.000V，若不为零，再次将差动放大器调零和加托盘后电桥调零（调节电位器Rw4使电压表显示为0V）。
ΔW=20g
S=ΔV/ΔW=0.91mV/g
（2）计算非线性误差：
Δm =5.5496/9=0.6166mV
yFS=165mV
δf =Δm/ yFS×100%=0.37%
(3)全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1＝R3，R2＝R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥？
不可以，因为此时电桥输出电压 不为零，不能进行预调平衡。
（1-1）
式中 为电阻丝电阻相对变化；
为应变灵敏系数；
为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1双孔悬臂梁式称重传感器结构图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四、实验内容与步骤
1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
金属箔式应变片实验总结
金属箔式应变片实验总结
金属箔式应变片是一种常用的测量材料应变的工具，它由金属箔制成，通过测量金属箔的伸缩变形来间接测量材料的应变。在实验中，我们将金属箔贴附在被测材料表面，当被测材料发生应变时，金属箔也会相应产生伸缩变形。通过测量金属箔的变形量，我们可以推算出被测材料的应变量。
在实验过程中，我们需要注意以下几点：
1. 选择合适的金属箔：金属箔的材料要与被测材料具有相似的热膨胀系数，以确保金属箔能够准确地跟随被测材料的变形。此外，金属箔的尺寸和厚度也要根据实际测量需求来选择。
2. 确保金属箔的安装牢固：金属箔与被测材料表面的贴合度要保持良好，以避免发生滑动或脱落而导致测量不准确。
3. 测量金属箔的变形量：我们可以使用光学测量方法（如光栅测量仪）或电阻应变计等设备来测量金属箔的伸缩变形。在进行测量时，要确保测量设备的精度和灵敏度足够高，以获取准确的变形值。
4. 数据处理和分析：在进行数据处理时，我们需要将金属箔的变形量转换成对应的应变值。根据金属箔的形状和尺寸，可以
采用不同的数学模型来进行计算。
金属箔式应变片实验是一种常用的测量材料应变的方法。在实验中，我们需要注意选择合适的金属箔、确保安装牢固、准确测量金属箔的变形量，并进行数据处理和分析。通过这些步骤，我们可以得到被测材料的应变值，为进一步研究材料的性能提供参考。
实验一金属箔式应变片实验报告
实验一-金属箔式应变片实验报告金属箔式应变片实验报告
一、实验目的
1.学习和了解金属箔式应变片的基本原理和应用。
2.掌握应变片的粘贴和测试方法。
3.通过实验数据分析，理解应变、应力和弹性模量的关系。
二、实验原理
金属箔式应变片是一种用于测量物体应变的传感器，其工作原理基于电阻的应变效应。当金属导体受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化。这种现象称为“应变效应”。利用这一原理，可以将应变片粘贴在待测物体上，通过测量电阻值的变化来推算物体的应变。
三、实验步骤
1.准备材料：金属箔式应变片、放大镜、砂纸、酒精、丙酮、吹风机、应变
计、电阻表、加载装置（如砝码或液压缸）。
2.选定待测物体并清理表面。对待测物体表面进行打磨、清洁和干燥处理，确
保表面无油污和杂质。
3.粘贴应变片：将金属箔式应变片粘贴在待测物体表面，确保应变片与物体表
面完全贴合，无气泡和褶皱。使用放大镜观察应变片的位置和贴合程度。
4.连接电阻表：将应变片的引脚连接到电阻表上，确保连接稳定可靠。
5.加载待测物体：采用适当的加载装置对待测物体进行加载，使物体产生应
变。记录加载过程中电阻表读数的变化。
6.数据记录：在加载过程中，每隔一定时间记录一次电阻表读数，并观察应变
片应变的规律。当应变达到最大值时，停止加载并记录最终的电阻值。
7.数据处理和分析：根据记录的电阻值和已知的应变系数，计算出物体的应变
值。分析应变、应力和弹性模量之间的关系。
四、实验结果与分析
1.应变测量结果：通过电阻表测量得到应变片的电阻值变化量，根据应变系数
计算得到物体的应变值。
实验一金属箔式应变片实验报告
实验一金属箔式应变片实验报告
一、引言
金属箔式应变片是一种常用的测量材料应变的传感器。它由一层金属箔制成，可以通过测量箔片在外力作用下的形变来推算出材料的应力和应变。本实验旨在通过使用金属箔式应变片，了解其原理并掌握测量材料应力和应变的方法。
二、实验目的
1.了解金属箔式应变片的原理和使用方法；
2.熟悉测量材料应变的实验步骤和操作技巧；
3.通过实验，掌握金属箔式应变片的线性度和稳定性。
三、实验器材
1.金属箔式应变片
2.可调节力臂的托盘
3.数字万用表
4.检测电缆
5.基板
四、实验步骤
1.准备工作
(1)将金属箔式应变片粘贴在基板上，确保其与基板良好接触。
(2)将检测电缆与金属箔式应变片焊接连接，确保连接良好。
(3)将托盘放在平稳的台面上，并将托盘的力臂调整至合适位置。
2.实验测量
(1)将标准质量放置在托盘的力臂上，记录下其质量数值。
(2)通过将标准质量增加或减小，使得金属箔式应变片在不同的载荷下产生不同的应变。
(3)使用数字万用表测量金属箔式应变片上的电压输出值，并记录。
3.实验数据处理
(1)将实验得到的电压输出值与标准质量进行对应，得到应变值。
(2)通过计算应变的变化率，得到材料的应力和应变关系。
(3)绘制应力-应变曲线，并用最小二乘法拟合出线性程度。
五、实验结果与讨论
在实验中我们得到了金属箔式应变片的电压输出值和标准质量的对应关系，并通过计算得出了应变的变化率。将应力与应变关系绘制成图表，通过拟合得出了线性程度。在实验中，我们还观察了金属箔式应变片的稳定性，并分析了其受到外界条件变化的影响。
实验一金属箔式应变片
实验一金属箔式应变片
一、实验目的：
1.了解应变的基本概念和物理意义；
2.掌握应变片的安装方法和使用原理；
3.了解测试数据的处理方法。
二、实验原理
应变是物体在外力作用下产生的形变量与物体原来长度或形状的比值。在力学中，应变定义为一个物体相对于初始状态的形变量与初始状态的形状或尺寸的比值。表示应变的符号为ε。
应变与应力是材料力学中的两个重要参数。应力是指材料在受外力作用下，单位面积内所受的力，表示材料的强度；而应变则是指材料在承受力的作用下所发生的变形。
应变片又称应变计，是一种能够测量物体表面应变量的精密传感器。在应变片上会产生一定的电势差，这个电势差与应变有直接的关系。
应变片是一种基于皮尔森效应的电性传感器，其基本原理是：挽联金属箔条被粘贴（或沉积）在被测介质物体表面上，外接电路中流过的电流及周期特征决定着挽联箔片上测量出的电势差，由这个电势差可以反推出应变值。
三、实验材料和装置
材料：金属箔式应变片、模拟应变片、贴纸。
装置：计算机、应变数据采集卡、信号调理器、电源、电压表、安装工具等。
四、实验步骤
1.测量项选择
打开计算机，在数据采集卡软件界面上选择“应变片”项，并进入“加工”功能界面。
2.应变片安装
用贴纸将金属箔式应变片贴在一块平整的金属表面上，注意箔片两端的导线应向空间内侧引出，以避免外界剪切力影响测量结果。保护箔片贴在表面时，必须防止其脱落和移位，必要时可利用胶水将其牢固地固定在表面上。
3.参数配置
在软件界面的“参数配置”中，设置好所测对象的参数，包括应变片的灵敏度、桥路电阻、补偿电阻、预加重系数，以便进行数据采集和信号处理。
实验一金属箔式应变片实验报告
传感器实验报告
厦门大学嘉庚学院传感器
实验报告
实验项目：实验一、二、三金属箔式应变片
单臂、半桥、全桥
实验台号：
专业：物联网工程
年级：2014 级
班级：1班
学生学号：ITT4004
学生姓名：黄曾斌
实验时间：2016 年5 月20 日
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
.基本原理
金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为 R= p L/S 。
电阻丝在外力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 R/R 为电阻丝电阻的相对变化， K 为应变灵敏系数，；八L/L 为电阻丝长度
相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、
腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，
通过它转换被
测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化， 电桥的输出电压反映了
相应的受力状态。
1. 单臂工作： 电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出
U ”EK /4。
2. 双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，
另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，
又
称为半桥形式；半桥电压输出 U 。2二EK ；/2。
3. 全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出
U 。3二
EK ；。
CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、
电压表、±5V 电源、
±4V 电源、万用表（自备）。
实验一金属箔式应变片
单臂电桥性能实验
R R 4 - R 2 R 3
输出电压:
E
R i R 2 R 3 R 4
四.实验步骤
1 •根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的
金属箔式应变片性能实验报告
金属箔式应变片性能实验报告
金属箔式应变片是一种常见的测量物体变形的仪器，主要用于测量实验中材料的力学特性和应变分布。本实验通过对金属箔式应变片的性能进行测试，旨在探究其力学性能并评估其应用的可行性。以下是关于金属箔式应变片性能实验的报告。
一、实验目的：
1.掌握金属箔式应变片的基本原理和工作方式；
2.了解金属箔式应变片的力学性能，如线性范围、敏感系数等；
3.研究金属箔式应变片的应变分布，并评估其应用可行性。
二、实验器材：
1.金属箔式应变片；
2.电桥；
3.高精度电压源；
4.五步电压变阻箱；
5.数字万用表；
6.计算机及相应软件。
三、实验步骤：
1.将金属箔式应变片安装在待测物体上，并确保其平整、牢固；
2.通过电桥连接金属箔式应变片的导线，并设置适当的电压源；
3.将五步电压变阻箱设置为规定的输出电压，并通过电流表测量电压源的电流；
4.使用数字万用表测量金属箔式应变片的输出电压，并记录测量值；
5.重复步骤3和步骤4，改变电阻箱的输出电压，并记录相应的电流和电压值；
6.使用计算机及相应软件进行数据处理，并计算金属箔式应变片的力学性能指标。
四、实验结果与讨论：
通过实验测量得到的数据可以用于评估金属箔式应变片的力学性能。其中，线性范围是指金属箔式应变片能够线性响应的应变范围，即在该范围内，输出的电压与应变呈线性关系；敏感系数是指单位应变的变化引起的电压变化，可以通过计算斜率得到。
五、实验结论：
六、实验心得：
通过本次实验，我进一步了解了金属箔式应变片的原理和工作方式，并学习了其性能测试的方法和步骤。同时，实验过程中，我也体会到了仪器的正确使用和数据处理的重要性，这对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。通过本次实验，我不仅增加了实验操作技能，还加深了对材料力学性能的理解，提高了实验设计和数据分析的能力。
金属箔应变片实验报告
金属箔应变片实验报告
金属箔应变片实验报告
引言：
金属箔应变片是一种常见的测量应变的工具，广泛应用于工程领域。本实验旨在通过对金属箔应变片的实验研究，探究其在不同条件下的应变特性，并分析其在工程实践中的应用前景。
一、实验目的
本实验旨在：
1. 研究金属箔应变片在不同受力条件下的应变特性；
2. 探究金属箔应变片的灵敏度和可靠性；
3. 分析金属箔应变片在工程实践中的应用前景。
二、实验装置与方法
1. 实验装置：实验装置包括金属箔应变片、电桥、电压源和测量仪器等。
2. 实验方法：
a. 将金属箔应变片固定在被测物体上；
b. 施加不同的受力条件，记录应变片的电阻变化；
c. 利用电桥和电压源进行电阻测量，得到应变片的电阻值；
d. 结合测量结果，分析金属箔应变片的应变特性。
三、实验结果与分析
1. 不同受力条件下的应变特性：
a. 施加拉力：随着拉力的增加，应变片的电阻值逐渐增加；
b. 施加压力：随着压力的增加，应变片的电阻值逐渐减小；
c. 施加扭转力：随着扭转力的增加，应变片的电阻值呈现复杂的变化规律。
2. 金属箔应变片的灵敏度和可靠性：
a. 灵敏度：金属箔应变片具有高灵敏度，能够精确测量微小的应变变化；
b. 可靠性：金属箔应变片具有良好的可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 应变片在工程实践中的应用前景：
a. 应变测量：金属箔应变片可应用于工程结构的应变测量，如桥梁、建筑物等；
b. 力学分析：金属箔应变片可用于力学分析，如材料的应力应变关系研究；
c. 负荷监测：金属箔应变片可用于负荷监测，如机械设备的负荷测量。
实验一 金属箔式应变片实验报告
厦门大学嘉庚学院传感器
实验报告
实验项目：实验一、二、三 金属箔式应变片
——单臂、半桥、全桥
实验台号：
专 业： 物联网工程 年 级： 2014级 班 级： 1班 学生学号： ITT4004 学生姓名： 黄曾斌
实验时间： 2016 年 5 月 20 日
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
一．实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二．基本原理
金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。
电阻丝在外力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R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，L L /∆=ε
为电阻丝长度
相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
输出电压：
1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出
U
O1
4/εEK =。
2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出U
O2
2/εEK =。
3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出U O3
εEK =。
三．需用器件与单元
CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
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E
R R R R R R R R U O 43213
241++-=
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厦门大学嘉庚学院传感器
实验报告
实验项目：实验一、二、三金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥
实验台号：
专业：物联网工程
年级：2014级
班级：1班
学生学号：ITT4004
学生姓名：***
实验时间：2016 年 5 月20 日
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
一．实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二．基本原理
金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。
电阻丝在外力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R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，L L /∆=ε
为电阻丝长度
相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
输出电压：
1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出
U O14/εEK =。
2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出U
O2
2/εEK =。
3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出U O3
εEK =。
三．需用器件与单元
CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
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四．实验步骤
1．根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的
左上方的BF 1、BF 2、BF 3、BF 4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R BF1= R BF2= R BF3= R BF4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2．差放调零 3．电桥调零
4．在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g 砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。
表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv ）
1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 9.0 10.8 1
2.5 14 15.5 回程测量电压（mv ）
5．根据表1-1计算系统灵敏度S ，S=W u ∆∆/（u ∆输出电压变化量；W ∆重量变化量）计算线性误差：δf1=y m /∆ F •S ×100%，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：y F •S 满量程输出平均值，此处为200g 测量出的电压。
由所得数据绘出单臂电桥的传感器特性曲线如下 (mv)
（g ）
应变片
引出线 固定垫圈
固定螺丝
限程螺丝 模块
弹性体 托盘
加热丝
应变片
图1-1 应变式传感器安装示意图
(1) 计算系统灵敏度 Δu=1.5mV ΔW=20g
S=Δu/ΔW=0.075mV/g （2）计算非线性误差：
Δm =（0+1.5+3.0+4.5+6.0+7.5+9.0+10.8+12.5+14+15.5）/11=7.67mV yFS=15.5mV
δf1 =Δm / yFS ×100%=49.5%
五．思考题
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）应变片（3）正、负应变片均可。
答：正、负应变片都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性无影响。
实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验
一．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
不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo 2=2/εEK 。
三．需要器件与单元
同实验一。
四．实验步骤
1．传感器安装同实验一。做实验（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零（注意：同时做实验一、二、三时，实验一调节差动放大器为零后，后面实验二、三不再调节差动放大器）。
2．根据图2-1接线。BF 1、BF 2为CGQ-013实验模块左上方的应变片，注意BF 2和BF 1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V ，调节电桥调零电位器Rw 1进行桥路调零，实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤，将实验数据记入表2-1，计算灵敏度S=W u ∆∆/，非线性误差
δf2。
表2-1 半桥测量时，输出电压与加负载重量值
重量（g）0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv）0 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 21.0 24.0 27.0 30.0 回程测量电压（mv）
由所得数据绘出半桥电桥的传感器特性曲线如下：
(mv)
(g)
（1）计算系统灵敏度：
Δu=3mV
ΔW=20g
S=Δu/ΔW=0.15mV/g
（2）计算非线性误差：
Δm=（0+3.0+6.0+9,0+12.0+15.0+18.0+21.0+24.0+27.0+30.0）/11=15mV
yFS=30mV
δf2=Δm/yFS×100%=50%
五．思考题
1．半桥测量时两片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：电桥测量原理上存在非线性
实验三金属箔式应变片——全桥性能实验
一．实验目的
了解全桥测量电路的优点。
二．基本原理