金属箔式应变片性能一单臂电桥实验报告

实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥

（998 B型）

一、实验目的

了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

二、实验仪器

CSY型-998A传感器系统实验仪(直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源)。

旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。

三、实验原理

本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。

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。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电

阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R

1、R

2

、R

3

、R

4

中，电阻的相对变

化率分别为ΔR

1/R

1

、ΔR

2

/R

2

、ΔR

3

/R

3

、ΔR

4

/R

4

，当使用一个应变片时，ΣR =ΔR/

R；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR =2ΔR/ R；用四个应变片组成二

个差对工作，且R

1=R

2

=R

3

=R

4

，ΣR =4ΔR/ R；

由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。

四、实验内容

1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。

2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi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。

3、根据图1-1接线。R 1、R 2、R 3为电桥单元的固定电阻；Rx= R 4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4 V 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 1，使F/ V 表显示为零，然后将F/ V 表置2V 档，再调电桥W 1（慢慢地调），使F/V 表显示为零。

4、将测微头转动到10mm 刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使F/V 表显示最小，再旋动测微头，使F ／V 表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

5、往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F ／V 表显示的值。建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm 记一个数值填入表1-1。

表

1-1 箔式应变片实验数据 位移（mm ） 电压（mv ）

6、据所得结果计算灵敏度S ＝ΔV／ΔX（式中ΔX 为梁的自由端位移变化，ΔV 为相应F ／V 表显示的电压相应变化）。

7、实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置

五、实验报告要求

1、按要求完成实验，并记录实验数据。

2、根据实验数据计算分析灵敏度。

3、总结本次实验的心得、体会。

六、注意事项

图1-1 箔式应变片实验接线图

1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。

2、为确保实验过程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小差动放大增益，此时差动放大器不必重调零。

3、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。

七、思考题

1、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？

2、根据所给的差动放大器电路原理图，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。