金属箔式应变片实验
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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。
6、 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，这样能让我们都 各自亲身体验一下实验中不同的操作步骤。
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。
系统灵敏度非线性误差 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秤。通过应变片传感 器，将被称物体的重量模拟量转换为数字信号，从而读出数据。
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变效应，掌握直流全桥电桥的工作原理及
工作wk.baidu.com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
电压 19.5 39.2 59.1 78.8 98.2 117.8 137.2 156.8 176.2 195.8 (mV)
重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
电压 19.4 38.8 59.0 78.7 97.8 117.6 137.0 156.6 176.4 196.0 (mV) 对表哥数据进行处理后，做出拟合直线图如下：
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 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)
实验中的难点在于调零操作上，当微微的调动旋钮时，电压值 变动的范围很大，而每做完一组数据之后则要重新调零。调零精度 问题无可避免的给实验带来误差。
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。
6、 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，这样能让我们都 各自亲身体验一下实验中不同的操作步骤。
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。
系统灵敏度非线性误差 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秤。通过应变片传感 器，将被称物体的重量模拟量转换为数字信号，从而读出数据。
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变效应，掌握直流全桥电桥的工作原理及
工作wk.baidu.com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
电压 19.5 39.2 59.1 78.8 98.2 117.8 137.2 156.8 176.2 195.8 (mV)
重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
电压 19.4 38.8 59.0 78.7 97.8 117.6 137.0 156.6 176.4 196.0 (mV) 对表哥数据进行处理后，做出拟合直线图如下：
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 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)
实验中的难点在于调零操作上，当微微的调动旋钮时，电压值 变动的范围很大，而每做完一组数据之后则要重新调零。调零精度 问题无可避免的给实验带来误差。