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
成绩：预习审核：评阅签名：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：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RR/∆为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，LL/∆=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 O22/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 O3εEK=。
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）。
四．实验步骤()()ERRRRRRRRUO43213241++-=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。
金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较(自检实验一)
实验报告实验项目名称：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较同组人试验时间年月日，星期，节实验室K2，508传感器实验室指导教师一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂、半桥、全桥的工作原理和工作情况。
2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。
二、实验原理电阻丝在外来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：式中为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化。
同时，由于应变片敏感栅丝的温度系数的影响，以及应变栅线膨胀系数与被测试件的线膨胀系数不一致，产生附加应变时，在被测体受力状态不变时，由于温度影响，输出会有变化。
金属箔式应变片是用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，箔栅厚一般在0.003-0.01mm之间，箔材表面积大，散热条件好。
金属箔式应变的电阻变化范围很小，用欧姆表测量其阻值的变化十分困难，所以我们一般会用电桥来测试金属箔式应变的变化，将电阻的变化量转换成电压的变化量。
图6.1 应变电桥电路由于电压源电桥的测试精度受电源电压波动影响，测量灵敏度也随之变化，所以本实验是有恒流源供电:,（2-1）图6.1（a）为单臂电桥电路，R1为应变片电阻，R2、R3、R4为固定电阻,,代入式（2-1）。
图6.1（b）为半桥电桥电路，R1、R2为应变片电阻，R3、R4为固定电阻,,代入式（2-1）。
图6.1（c）为全桥电桥电路，R1、R2、R3、R4为应变片电阻，,,代入式（2-1）。
三、所需单元及部件STIM-01模块、STIM-05模块;±15V电源、万用表;电子连线若干四、实验步骤一、单臂电桥性能实验1、按图6.2连接好各模块，接上模块电源。
2、称重盘上不放任何东西，使STIM-01模块差动放大器上的增益调节到最大，调节STIM-05模块上的电位调节旋钮，使STIM-01模块差分放大输出OUT1接近于0V（用万用表测得）。
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。
金属箔式应变片实验
表1-1电桥输出电压与所加负载重量值 重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
电压 19.6 39.0 58.9 78.8 98.6 118.3 137.8 157.2 176.7 196.5 (mV)
重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
实验一 金属箔式应变片实验
1、 实验目的
了解金属箔式应变片的应பைடு நூலகம்效应，掌握直流全桥电桥的工作原理及
工作性能，理解电阻式传感器的工作原理与工作特性，加深实际测量系
统设计中桥式电路应用的认识。
二、实验仪器
应变式传感器实验单元、砝码、直流电压表、±15V电源、±4V电 源，传感器调理电路挂件。
三、实验原理
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1-2 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。
金属箔式应变片
实验一 传感器综合实验-金属箔式应变片一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。
2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
二、所需模块及仪器设备：直流恒压源 DH-VC2、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、电桥模 块、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。
旋钮初始位置：直流恒压源 DH-VC2±4V 档，万用表打到 2V 档，差动放大增益中间位置。
三．实验原理：传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或者装置，他能感受规定的被测量的信号并按一定的规律转化成输出信号。
传感器给出的是电信号。
传感器的组成传感器由图1-1所示的几部分组成。
其中，敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
图1-1 传感器的组成由半导体材料制成的物性性传感器基本是敏感元件与转换元件二合一，直接能将被测量转换为电量输出，如压电传感器、光电池。
热敏电阻等。
传感器的静态特性传感器的静态特性是指当被测量的值处于稳定状态时的输入输出关系。
只考虑传感器的静态特性时，输入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。
衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。
1．线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。
从传感器的性能看，希望具有线性关系，即具有理想的输出输入关系。
但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示：01122n n y a a x a x ...a x =++++ （1-1）式中：a 0——输入量x 为零时的输出量；a 1，a 2，…，a n ——非线性项系数。
各项系数不同，决定了特性曲线的具体形状各不相同。
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。
六、实验结论通过实验，我们了解了金属箔式应变片的原理和使用方法，并掌握了测量材料应变的实验步骤和操作技巧。
通过对实验数据的处理和分析，我们得出了金属箔式应变片的线性程度和稳定性，并得出了应力与应变的关系。
实验结果表明，金属箔式应变片可以有效测量材料的应变，并具有较好的线性度和稳定性，适用于材料应变的测量。
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。
2.应力和弹性模量之间的关系：根据弹性力学的基本原理，应力和弹性模量之间存在一定的关系。
本实验中，通过测量物体的应变和应力，可以进一步计算出物体的弹性模量。
3.应变片灵敏度的分析：通过比较不同应变片在同一物体上的测量结果，可以分析应变片的灵敏度和精度。
五、实验总结通过本次实验，我们学习和了解了金属箔式应变片的基本原理和应用，掌握了应变片的粘贴和测试方法，并通过实验数据分析，理解了应变、应力和弹性模量的关系。
金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
实验1 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：1、了解金属箔式应变片的应变效应2、单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：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为电阻丝电阻相对变化，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受力状态变化、电桥的作用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。
，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V 电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R 1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。
关闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。
一直到做完实验为止）。
3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－2所示。
检查接线无误后，合上主控台电源开关。
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，这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为：l R Sρ= （1） 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ∆，横截面积相应减小S ∆，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ∆，故引起电阻值变化R ∆。
对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有：R l S R l S ρρ∆∆∆∆=-+ （2） 式中的l l ∆为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×610mm mm-）。
若径向应变为r r∆，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为l r r l μ∆∆=-（），因为S S ∆=2（r r ∆），则（2）式可以写成： 01212R l l l k R l l l l lρρρμμρ∆∆∆∆∆=++=++=∆（）（） （3） 式（3）为“应变效应”的表达式。
0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是ρρε∆（），是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。
对于金属材料而言，以前者为主，则μ210+≈k ，对半导体，0k 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0k =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ε，而根据应力应变关系：εσE = （4）式中 σ——测试的应力；E ——材料弹性模量。
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。
金属箔式应变片实验
实验步骤
2、电桥输出凋零：将JP1～JP6依次短接为： “RA”、“R2”、“R3”、“R4”、“RW1” 、“R24”（JP6可根据实验情况调整），接通模 块电源，调节电桥单元中的RW1电位器，使电压 表显示为0。
实验步骤
3、在托盘中放入一只砝码（20g/只），读
取数显电压值，依次增加砝码和读取相对应
实验原理
05 实验步骤
实验步骤
1、差分放大器调零：实验模块电源单元 的±15V、±4V接主台体电源，差分放大 单元的输出接至台体电压表，选择2V档， 短接Vin1、Vin2至GND，接通模块电源， 将RW3调至中间位置，调节RW4使电压 表显示为0，断开模块电源，断开Vin1、 Vin2与GND的连接。
实验要求
完成实验报告，根据表1数据画出实验 曲线并计算灵敏度S=ΔV/ΔW 比较单臂、半桥、全桥输出时灵敏度的 关系并得出相应的结论
03 实验仪器
实验仪器
实验仪器
04 实验原理
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： ΔR／R＝Kε
式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化， K 为应变灵敏系数, ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化
实验原理Biblioteka RA+△RA R3
目录 | CONTENT
1
实验目的
2
实验内容
3
实验仪器
4
实验原理
5
实验步骤
6
实验要求
01 实验目的
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 了解应变片半桥（双臂）、全桥工作特点及性能
比较单臂、半桥、全桥输出时灵敏度的关系并得 出相应的结论
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。
实验1 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：
比较单臂电桥与全桥的不同性能,了解单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：
将全桥桥的三个邻边用固定电阻替代, 只用一片应变片工作，电桥输出灵敏度进一步降低，非线性进一步增大。
桥路输出电压U03=EK/4ε，比全电桥灵敏度降低1/4。
三、需用器件与单元：
同上
四、注意事项：
1）务必保持Rw1，Rw2, Rw3 ,Rw4不变。
2) 单臂电桥调零时数显电压表需从20V档逐步换成2V档。
五、实验步骤：
1) 保持实验十四过程,取下5只砝码，抬起应变式传感器R2, R3开关, 将应变式传感器接成单臂电桥，调Rw5使数显电压表指示应为零, 务必保持Rw1，Rw2, Rw3 ,Rw4不变。
2）每加1只砝码，记下电压表读数，填入表8：（也可用特性实验PC数据采集软件操作）。
表8：
3）作出V---G曲线，计算灵敏度S和非线性误差δ.
4）与全桥作一对比，有何关系？。
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:ER 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图1-1应变式传感器安装示意图左上方的BF「BF2、BF3、BF4。
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 B F3= R BF4 =350 Q，加热丝阻值为50 Q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。
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。
四、结论通过本实验的研究，我们得出以下结论：1. 金属箔应变片在不同受力条件下表现出不同的应变特性；2. 金属箔应变片具有高灵敏度和可靠性；3. 金属箔应变片在工程实践中具有广泛的应用前景。
五、实验总结本实验通过对金属箔应变片的实验研究，深入了解了其应变特性和应用前景。
金属箔应变片作为一种常见的测量工具，在工程领域具有重要的应用价值。
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告4页
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告4页实验目的：1. 熟悉金属箔式应变片的工作原理及其使用方法；2. 了解电桥测量原理，实现全桥测量方案设计；4. 实验中应用全桥电路，得到金属箔式应变片的应变-电压输出特性曲线。
实验仪器：1.金属箔式应变片；2.电桥测量仪；3.电压源；4.万用表；5.螺旋卡尺；6.计算机。
实验原理：金属箔式应变片的特点是：采用金属箔片的变形特性，制成微小的电阻应变片，常用的箔片材料有：钨、铂等。
当应变片在受力作用下发生形变，其电阻值也会发生变化，因此可通过测量电阻变化量，了解应变片的应变量。
校准金属箔应变片：由于金属箔片家质差异及加工差异，未校准时其输出电压未知，因此需要校准，以获得稳定的输出结果。
全桥电路：全桥电路采用4个电阻绕成的“Wheatstone电桥”，使用电压源提供电能，经过测量电桥的电阻差值、电压差值等，即可计算测量量的值。
实验步骤：1. 通过螺旋卡尺测量样品上要粘贴应变片的长度和宽度；2. 将样品清洗干净，待干；3. 粘贴金属箔式应变片，注意对粘贴区域的清洁和紧密接触；4. 使用电桥测量仪进行电路连接，根据电桥测量仪的要求连接电源，连接电阻箱；5. 按照测量仪器的测量提示，进行校准，获得标准应变值；6. 施加预测荷载，观察电荷随荷载的变化。
根据荷载下应变的变化率，计算出样品中的应力值；7. 通过计算机记录所测量的电荷值和应变值，描绘出应变—电荷输出特性曲线。
实验结果和分析：1. 实验得到的应变-电荷输出特性曲线如下：2. 通过该特性曲线可以反映金属箔式应变片在各种荷载下的响应情况，具有重要的工程应用价值；3. 实验结果证实，金属箔式应变片是一种灵敏度高、稳定性好、响应速度快的应变传感器，具有广泛的应用前景。
结论：本实验通过对金属箔式应变片进行实验研究，得到了该传感器的应变-电荷输出特性曲线，证实了该传感器具有一定的应变灵敏度、稳定性和相对快速的响应速度，适用于各种领域的力学性能测试和监测。
实验一 金属箔式应变片-全桥
华南理工大学广州汽车学院实验报告课程名称传感器技术电信系电子信息专业 2 班姓名彭伟涛学号201038795165 序号31实验名称金属箔式应变片——全桥性能实验实验日期2011-9-19一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。
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。
三、实验原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图1-1，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：Uo=KEε（1-1）E为电桥电源电压，式1-1表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。
四、实验内容与步骤1．应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。
图1-12．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Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4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）。
3．按图1-2接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两对应变片分别接入电桥的邻边。
4．加托盘后电桥调零，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，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。
图3-15．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，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，填入下表1-1，关闭电源。
五、实验报告根据表1－1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf3=Δm/y F..S ×100％，式中Δm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为满量程（200g）输出平均值。
六、思考题比较单臂、半桥、全桥测量电路的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
金属箔式应变片实验报告
一、实验目的1. 了解金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 掌握金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
3. 通过实验验证金属箔式应变片的性能，包括灵敏度、非线性误差、温度系数等。
二、实验原理金属箔式应变片是一种将应变转换为电信号的传感器。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，从而产生电压信号。
实验中，利用金属箔式应变片组成的电桥电路，通过测量电桥输出电压的变化，来反映应变片受到的应变。
三、实验仪器与材料1. 金属箔式应变片2. 电桥电路3. 稳压电源4. 电压表5. 数字多用表6. 加载装置7. 温度计8. 实验台四、实验步骤1. 将金属箔式应变片安装在实验台上，确保其固定牢固。
2. 将应变片接入电桥电路，连接稳压电源和电压表。
3. 在加载装置上施加一定的力，观察电压表读数的变化。
4. 记录不同加载力下的电压值。
5. 改变加载方向，重复步骤3和4，观察电压值的变化。
6. 测量应变片的温度，记录不同温度下的电压值。
7. 利用数字多用表测量应变片的电阻值。
五、实验结果与分析1. 灵敏度测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片的灵敏度。
2. 非线性误差测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算非线性误差。
3. 温度系数测试根据实验数据，绘制应变片电压值与温度的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算温度系数。
六、实验结论1. 通过实验验证了金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度。
3. 温度对金属箔式应变片的影响较小，温度系数较小。
七、实验总结本次实验对金属箔式应变片进行了性能测试，了解了其工作原理和结构特点。
通过实验，掌握了金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度，适用于各种应变测量场合。
实验01(金属箔式应变片)实验报告
实验一金属箔式应变片测重及三种直流电桥性能比较实验实验1：金属箔式应变片单臂电桥测重实验一、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。
比较单臂/半桥/全桥的不同性能，了解其特点。
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 为电阻丝电阻相对变化，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受力状态变化。
电桥的作用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。
对单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。
三、实验器械主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4 2 1 位数显万用表（自备）。
四、实验接线图五、实验数据记录和数据处理实验数据如下：实验数据拟合图像如下由图像可见系统灵敏度S＝ΔU/ΔW=0.2162δ=Δm/yFS ×100％=1.904/45.3×100％=4.203％六、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）应变片（3）正、负应变片均可以。
答：正负皆可，因为应变片的受力都会直接导致电阻的变化，从而检测到相应的电压变化。
实验2：金属箔式应变片三种桥路性能比较实验一、实验目的比较单臂/半桥/全桥的不同性能，了解其特点二、实验原理半桥测量电路中，将两只应变片接入组成电桥，电桥输出灵敏度比单臂桥路有所提高，非线性也得到了改善，其桥路输出电压UO2＝EKε／2。
全桥测量电路中，将R1、R2、R3、R4四个箔式应变片按它们的受力方向以一定的规律接入组成电桥，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1 ＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压UO3＝KEε，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
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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）。
()()
E
R R R R R R R R U O 43213
241++-=
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
全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R BF1= R BF2= R BF3= R BF4，其变化值ΔR BF1=ΔR BF2=ΔR BF3=ΔR BF4时，其桥路输
KE。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
出电压U o3=
三．需用器件和单元
同实验一。
四．实验步骤
1．传感器安装同实验一。
接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主
控箱电源开关。
2．根据图3-2接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和
非线性误差计算。
表3-1全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）0 6.0 12.0 18.1 24.1 30.0 36.0 42.0 48.1 54.1 60.0 回程测量电压（mv）
由所得数据绘出全桥电桥的传感器特性曲线如下：
（mv）
(g)
（1）计算系统灵敏度：
Δu=6mV
ΔW=20g
S=Δu/ΔW=0.3mV/g
（2）计算非线性误差：
Δm=（0+6.0+12.0+18,1+24.1+30.0+36.0+42.0+48.1+54.1.0+60.0.0）/11=30.04mV
yFS=60mV
δf2=Δm/yFS×100%=50%
五．思考题
1．全桥测量中，当两组对边（BF1、BF3为对边）电阻值R相同时，即R BF1= R BF3，R BF2=
R BF4，而R BF1≠R BF2时，是否可以组成全桥：（1）可以 （2）不可以。
答：可以组成全桥电路。
2．某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻?
答：将这两组应变片按照两个不同方向贴在棒材上，利用两组不同的测量值即可组成一 个全路电桥，不需要外加电阻。
实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一．实验目的
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
答：全桥是半桥的两倍，半桥是单臂的两倍，也就是说，灵敏度：全=2*半=4*单。
二．实验步骤
根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。
阐述理由（注意：实验一、二、三中的放大器增益必须相同）。
图3-1 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图。